低應(yīng)變檢測省培訓(xùn)ppt課件

1、基樁低應(yīng)變檢測廈門市工程檢測中心孫雪峰基樁低應(yīng)變檢測一 低應(yīng)變概念二 實(shí)際根底三 儀器設(shè)備四 現(xiàn)場檢測五 結(jié)果分析一 低應(yīng)變概念1 低應(yīng)變法：采用低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振方式在樁頂激振，實(shí)測樁頂部的速度時(shí)程曲線或速度導(dǎo)納曲線，經(jīng)過動搖實(shí)際分析或頻域分析，對樁身完好性進(jìn)展斷定的檢測方法。低應(yīng)變法包括：動力參數(shù)法、錘擊貫入法、水電效應(yīng)法、機(jī)械阻抗法、共振法、反射波法。一 低應(yīng)變概念低應(yīng)變分析方法時(shí)域分析法瞬態(tài)時(shí)域分析法反射波法頻域分析法瞬態(tài)頻域分析法機(jī)械阻抗法瞬態(tài)機(jī)械阻抗法穩(wěn)態(tài)機(jī)械阻抗法一 低應(yīng)變概念低應(yīng)變樁身應(yīng)變量：普通小于0.01，樁-土系統(tǒng)處于彈性形狀 。一 低應(yīng)變概念樁身完好性：樁身截面尺寸相

2、對變化 樁身體料密實(shí)性 樁身體料延續(xù)性。樁身缺陷：使樁身完好性惡化，在一定程度上引起樁身構(gòu)造強(qiáng)度和耐久性降低的樁身斷裂、裂痕、夾泥雜物、空洞、蜂窩、松散等景象的統(tǒng)稱。樁身缺陷目的：位置、類型性質(zhì)和程度。一 低應(yīng)變概念低強(qiáng)度樁：在復(fù)合地基中，采用剛性樁或半剛性樁設(shè)計(jì)的樁身強(qiáng)度為815MPa的有粘結(jié)強(qiáng)度加強(qiáng)體成為低強(qiáng)度樁。DBJ/T131462021二 實(shí)際根底測試原理：在樁身頂部進(jìn)展豎向激振，彈性波沿著樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在明顯波阻抗差別的界面(如樁底、斷樁和嚴(yán)重離析等部位或樁身截面積變化如縮徑或擴(kuò)徑部位，將產(chǎn)生反射波。經(jīng)接納放大、濾波和數(shù)據(jù)處置，可識別來自不同部位的反射信息，從而斷定樁身完好

3、性情況。二 實(shí)際根底一維線彈性桿件模型材質(zhì)均勻、截面恒定、彈性桿 面積A 彈模E 密度 波速c實(shí)際根底是一維動搖實(shí)際 + dx x x d x u 222221tucxu二 實(shí)際根底樁截面變化情況樁截面變化處平衡相容條件：位移延續(xù)條件力延續(xù)條件速度延續(xù)條件應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 Z1 Fb Z2 VbVaFaVcFc二 實(shí)際根底公式1 EC2公式2 ZEA/C C A公式3 FZ v公式4 vc v：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動速度，留意和c不同c：波速：密度A：截面積E：彈性模量Z：聲阻抗F：截面力：應(yīng)變：對應(yīng)下、上行波二 實(shí)際根底a=Z2/Z1反射波力FbFa(a-1)/(a+1)透射波力Fc=Fa*2a/(a+1)反

4、射波速度vb=-va (a-1)/(a+1)透射波速度vc=va *2/(a+1)二 實(shí)際根底a1，那么不存在突變，也無反射波。a1時(shí)，相當(dāng)于擴(kuò)徑，為反相反射。a1時(shí)，相當(dāng)于縮徑，為同相反射。a為無窮大，相當(dāng)于固定端，反射波使固定端處力值加倍，速度為零。 a為0，相當(dāng)于自在端，反射波使自在端處速度值加倍，力值為零。二 實(shí)際根底低應(yīng)變法適用性：1 受檢樁的長細(xì)比、瞬態(tài)鼓勵脈沖有效高頻分量的波長與樁的橫向尺寸之比均宜大于5；對薄壁鋼管樁和類似于H型鋼樁的異型樁，低應(yīng)變方法不適用。 2不能給出樁身縱向裂痕、較深部缺陷方位3低應(yīng)變法對樁身缺陷程度只作定性斷定 4普通不區(qū)分缺陷類型 5測不到樁底反射信號

5、，無法斷定整根樁的完好性。應(yīng)經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，根據(jù)能否識別樁底反射信號，確定該方法能否適用。 二 實(shí)際根底例題：1 知密度、波速c、截面積A，求彈模E，阻抗Z EC2， ZC A 2 知波速c、振動頻率f，求波長。 c/f 3 透射波、反射波計(jì)算。公式思索： 對砼樁而言，波速和質(zhì)點(diǎn)振動速度相比哪個大？三 儀器設(shè)備在檢定期內(nèi)運(yùn)用環(huán)境條件符合設(shè)備要求包括溫度、濕度、電壓動搖、電磁干擾、振動沖擊等三 儀器設(shè)備動測儀：應(yīng)在JG/T30551999 2級規(guī)范以上：采樣頻率：20kHzA/D轉(zhuǎn)換：12位采樣點(diǎn)數(shù)：1024頻率呼應(yīng)：33000Hz內(nèi)幅頻誤差5， 25000Hz內(nèi)幅頻誤差10幅值非線性： 5 傳感

6、器安裝諧振頻率：10kHz三 儀器設(shè)備傳感器：將非電量轉(zhuǎn)化為電量，目的：靈敏度，線性度，頻響，遲滯，反復(fù)性等普通采用壓電式加速度傳感器壓電傳感器優(yōu)點(diǎn)：體積小、分量輕、構(gòu)造鞏固、頻帶寬、穩(wěn)定性好、順應(yīng)場所廣三 儀器設(shè)備激振設(shè)備：瞬態(tài)激振設(shè)備：手錘和力棒脈沖寬窄：錘越重，錘頭或錘墊資料越軟，力脈沖作用時(shí)間越長，表現(xiàn)為寬脈沖，反之那么為窄脈沖。錘頭資料依軟硬不同依次為：鋼、鋁、尼龍、硬塑料、聚四氟乙烯、硬橡膠等。錘墊：普通用12mm厚薄層加筋或不加筋橡膠帶。 穩(wěn)態(tài)激振設(shè)備：主要由電磁式激振器、信號發(fā)生器、功率放大器和懸掛安裝等組成。要求激振器出力在51500Hz頻率范圍內(nèi)恒定，常用的電磁激振器出力為

7、100N或200N，有條件時(shí)可選用出力400600N的激振器。 思索：激振能量大小影響衰減快慢？影響傳播遠(yuǎn)近？三 儀器設(shè)備鐘形力脈沖及其頻譜fH2000/TpTp:力脈沖寬度,msfH:高端截止頻率,Hz* 普通情況下，瞬態(tài)激振力譜寬可以提高速度呼應(yīng)的丈量精度。思索：鐵錘、尼龍錘、硬橡膠錘力信號頻譜哪個最寬？例題：知力脈沖寬度Tp，波速c，求特征波長p 。 (p=c Tp)四 現(xiàn)場檢測抽樣規(guī)那么與抽檢數(shù)量：A柱下三樁或三樁以下承臺抽檢樁數(shù)不得少于1根；B30且不得少于20根；普通工程20且不少于10根; C地下水位以上終孔且持力層經(jīng)過核驗(yàn)的人工挖孔樁、單節(jié)混凝土預(yù)制樁，不少于總樁數(shù)的10且不應(yīng)

8、少于10根。 D) JGJ1202021，砼灌注樁20%，不少于5根。EDBJ/T13-146-2021，復(fù)合地基豎向加強(qiáng)體10，不少于10根，柱下承臺不少于1根。四 現(xiàn)場檢測檢測時(shí)間：混凝土強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70且不低于15MPa 思索：預(yù)制樁休止時(shí)間？四 現(xiàn)場檢測1 樁頭處置受檢樁樁頂?shù)幕炷临|(zhì)量、截面尺寸應(yīng)與樁身設(shè)計(jì)條件根本等同。灌注樁應(yīng)鑿去樁頂浮漿或松散、破損部分，并顯露鞏固的混凝土外表樁頂外表應(yīng)平整干凈且無積水；應(yīng)將敲擊點(diǎn)和呼應(yīng)丈量傳感器安裝點(diǎn)部位磨平；妨礙正常測試的樁頂外露主筋應(yīng)割掉。對于預(yù)應(yīng)力管樁，法蘭盤與樁身混凝土之間結(jié)合不嚴(yán)密時(shí)，應(yīng)采用電鋸將樁頭鋸平。如對測試有影響，樁頭應(yīng)與

9、混凝土承臺或墊層斷開四 現(xiàn)場檢測樁頭處置四 現(xiàn)場檢測Site DBPile 26AThu Jan 28, 2010f:3 srV7.43500m/sexp:20 00.751.52.2533.754.55.2566.757.5 mSite DBPile 26AAThu Feb 04, 2010f:3 srV7.43500m/sexp:10 00.751.52.2533.754.55.2566.757.5 m 有浮漿 敲除浮漿四 現(xiàn)場檢測 承臺影響四 現(xiàn)場檢測激振設(shè)備選擇：應(yīng)經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)選擇不同材質(zhì)的錘頭或錘墊，以獲得低頻寬脈沖或高頻窄脈沖。宜用寬脈沖獲取樁底或樁身下部缺陷反射信號，宜用窄脈沖獲

10、取樁身上部缺陷反射信號。目的：控制鼓勵脈沖的寬窄以獲得明晰的樁身阻抗變化反射或樁底反射，同時(shí)又不明顯產(chǎn)生波形失真或高頻干擾；獲得較大的信號動態(tài)范圍而不超載。思索：寬脈沖測深部缺陷作用時(shí)間長，能量大；低頻衰減慢四 現(xiàn)場檢測傳感器安裝及激振點(diǎn)選擇：傳感器用耦合劑粘結(jié)時(shí)，粘結(jié)層應(yīng)盡能夠??；必要時(shí)可采用沖擊鉆打孔安裝方式，但傳感器底安裝面應(yīng)與樁頂面嚴(yán)密接觸。激振以及傳感器安裝均應(yīng)沿樁的軸線方向。實(shí)心樁的激振點(diǎn)位置應(yīng)選擇在樁中心，丈量傳感器安裝位置宜為距樁中心2/3半徑處；空心樁的激振點(diǎn)與丈量傳感器安裝位置宜在同一程度面上，且與樁中心連線構(gòu)成的夾角宜為90，激振點(diǎn)和丈量傳感器安裝位置宜為樁壁厚的1/2處

11、。四 錘擊點(diǎn)和安裝點(diǎn)表示圖 RRR23 實(shí)心樁 空心樁傳感器安裝點(diǎn)激振錘擊點(diǎn)四 現(xiàn)場檢測特征波速：C20：3200C25：3600C30C35：3800C40以上：3800以上PHC管樁C80：4000左右鋼樁：5120四 現(xiàn)場檢測信號采集和挑選：根據(jù)樁徑大小，樁心對稱布置24個檢測點(diǎn)；每個檢測點(diǎn)記錄的有效信號數(shù)不宜少于3個。時(shí)域信號2L/c后延5ms，幅頻信號頻率上限不小于2000Hz。檢查判別實(shí)測信號能否反映樁身完好性特征。 不同檢測點(diǎn)及多次實(shí)測時(shí)域信號一致性較差，應(yīng)分析緣由，添加檢測點(diǎn)數(shù)量。各條測試曲線反呼應(yīng)根本一致，有助于對樁身缺陷的準(zhǔn)確把握和判別。信號不應(yīng)失真和產(chǎn)生零漂，信號幅值不應(yīng)

12、超越丈量系統(tǒng)的量程。應(yīng)去除場地周邊環(huán)境電磁干擾、耦合劑、導(dǎo)線、樁頭處置對曲線不一致的影響四 現(xiàn)場檢測 T = 2L/c V(mm/s) t(ms) r 5f 3 0 0 f( H z ) 0 6 0 0 9 0 0 1 2 0 0 1 5 0 0 完好樁時(shí)域曲線完好樁頻域曲線f=c/(2L) T 2L / c四 現(xiàn)場檢測頻域分析：信號頻率上限，由采樣定理：fmax1/2tf/2采樣時(shí)間：T nt頻率分辨率：f 1/ntf/n，該值越小分辨率越高t：采樣時(shí)間間隔f：采樣頻率n：采樣點(diǎn)數(shù)時(shí)域精度要求：采樣頻率20kHz，而頻域?yàn)樘岣叻直媛势胀?kHz四 現(xiàn)場檢測例題知采樣頻率f和采樣點(diǎn)數(shù)n，求頻域

13、分辨率f 。 (f=f/n)五 結(jié)果分析信號后處置： 選擇適宜的波速、濾波、放大系數(shù) 選擇可以反響樁身缺陷的波形五 結(jié)果分析T= 2L/c tx =2x/c V(mm/s) t(ms) 4f 3f V(mm/s) 300 600 900 1200 1500 f(Hz) 0 缺陷位置 xc t/2t 2x / cxc/(2ff=c/(2x)五 結(jié)果分析場地波速平均值：cmci/n樁身波速：ci2L/T,ci=2Lf條件：1 類樁 2 n5 3 |cicm|/cm5五 結(jié)果分析例題：知某場地6根類樁樁身波速分別為3200，3300，求場地平均波速。五 結(jié)果分析n第一種情況、第二種情況ff2f1c/

14、2Ln機(jī)械阻抗法曲線 x軸為頻率f，y軸為導(dǎo)納速度V/力F無限柔性地基無限剛性地基五 結(jié)果分析n1 實(shí)踐情況fc/2L n2 實(shí)踐情況0f0c/4Ln3 由f0斷定持力層情況，接近c(diǎn)/4L那么持力層較好 。n機(jī)械阻抗法曲線 x軸為頻率，y軸為導(dǎo)納速度V/力FPmaxQmin五 結(jié)果分析由速度導(dǎo)納曲線：導(dǎo)納實(shí)際計(jì)算值：Nc1/cm A實(shí)測導(dǎo)納幾何平均值：NmPmaxQmin0.5動剛度：Kd2fm/(|v/F|)m (動剛度：一定樁土條件下，樁受循環(huán)荷載作用時(shí)，樁頂產(chǎn)生單位彈性位移所需的力)Cm:樁身波速平均值Pmax、Qmin：導(dǎo)納曲線上諧振波峰最大值、諧振波谷最小值fm、 (|v/F|)m：

15、導(dǎo)納曲線上起始近似直線段上任一頻率值及相應(yīng)的導(dǎo)納值。判別：完好樁， Nm約等于Nc ， Kd值正常； 缺陷樁， Nm大于Nc ， Kd值低； 擴(kuò)徑樁， Nm小于Nc ， Kd值高。五 結(jié)果分析例題：知某樁樁長，波速，第一共振頻率一階基頻，試斷定持力層情況。(c/4L和第一共振頻率相比，接近好，相差多那么持力層差)五 結(jié)果分析樁身完好性斷定：類：完好類：輕度缺陷類：明顯缺陷類：嚴(yán)重缺陷如何正確斷定缺陷程度，特別是缺陷十清楚顯時(shí)，如何區(qū)分是類樁還是類樁，應(yīng)仔細(xì)對照樁型、地質(zhì)條件、施工情況結(jié)合當(dāng)?shù)亻啔v綜合分析判別。同時(shí)，還應(yīng)結(jié)合根底和上部構(gòu)外型式對樁的承載平安性要求，思索樁身承載力缺乏引發(fā)樁身構(gòu)造破

16、壞的能夠性，進(jìn)展缺陷類別劃分，不宜單憑測試信號定論。 五 結(jié)果分析完好嚴(yán)重缺陷輕度缺陷五 結(jié)果分析樁身阻抗多變：假設(shè)能測到明顯的樁底或樁深部缺陷反射，那么樁身上部的缺陷普通不能夠?qū)儆诤苊黠@或嚴(yán)重的缺陷 五 結(jié)果分析樁身阻抗?jié)u變：對于混凝土灌注樁，采用時(shí)域信號分析時(shí)應(yīng)區(qū)分樁身截面漸變后恢復(fù)至原樁徑并在該阻抗突變處的一次反射，或擴(kuò)徑突變處的二次反射。 五 結(jié)果分析對于嵌巖樁，樁底時(shí)域反射信號為單一反射波且與錘擊脈沖信號同向時(shí)，應(yīng)采取其他方法核驗(yàn)樁端嵌巖情況。五 結(jié)果分析出現(xiàn)以下情況之一，樁身完好性斷定宜結(jié)合其他檢測方法進(jìn)展：實(shí)測信號復(fù)雜，無規(guī)律，無法對其進(jìn)展準(zhǔn)確評價(jià)。樁身截面漸變或多變，且變化幅度

17、較大的混凝土灌注樁。Site 111111Pile 46CWed Jul 15, 2009f:9 srV3.03800m/sexp:20 024681012141618m五 結(jié)果分析由于施工場地條件的復(fù)雜性，基樁在地下的外形是難以想象的，現(xiàn)實(shí)上這些樁徑變化對低應(yīng)變測試曲線影響是很大的，不能簡單等同于樁身阻抗的變化。五 結(jié)果分析測試盲區(qū)： 樁身淺部缺陷不易識別和定位，樁頂呈現(xiàn)這種景象的區(qū)段成為盲區(qū)。普通在距樁頂11.5倍樁徑范圍內(nèi)。 盲區(qū)問題相當(dāng)于縱向尺寸效應(yīng)問題。當(dāng)脈沖波長較長時(shí)，實(shí)際計(jì)算結(jié)果闡明淺部缺陷段動搖性狀不明顯，無法用一維實(shí)際缺陷定位準(zhǔn)那么進(jìn)展準(zhǔn)確缺陷定位。一維應(yīng)力波實(shí)際是在桿橫向尺

18、寸影響忽略背景下建立的，并沒有排除淺部有嚴(yán)重缺陷的情況，不存在不符合和不適用問題。五 結(jié)果分析樁身淺部嚴(yán)重缺陷：大振幅、低頻寬幅大擺動五 結(jié)果分析Xiamen Construction Engineering Testing 2012-5-30FULIZHXIN5-18F:.2012年 5月 省 培 訓(xùn) 課 件DC2012237-福 利 中 心-挑 選 .PITPIT-W 2009-1-0.400.000.400.80cm/sV 0.678 cm/s (0.669)Pile: xx - 2: # 103+1%2012-5-18 10:43:5704812162024 mx 20.00 L/D=

19、6.9E+002 (D=2.646 cm)18.30 m (3800 m/s)-1.75-0.251.252.75cm/sV 1.974 cm/s (1.956)Pile: xx - 2: # 122+1%2012-5-18 10:46:2004812162024 mx 20.00 L/D=6.9E+002 (D=2.641 cm)18.30 m (3800 m/s)-0.800.000.801.60cm/sV 1.176 cm/s (1.166)Pile: xx - 2: # 123+1%2012-5-18 10:46:4904812162024 mx 20.00 L/D=6.9E+002