2016低應變試講內(nèi)資料

基樁低應變檢測內(nèi)容提要：

一、低應變檢測原理二、理論根底三、現(xiàn)場檢測四、數(shù)據(jù)分析一、低應變檢測原理低應變檢測的是樁的完整性基樁：樁根底中的單樁樁身完整性：反響樁身截面尺寸相對變化、樁身材料密實性和連續(xù)性的綜合性指標。樁身缺陷：使樁身完整性惡化，在確定程度上引起樁身構造強度和耐久性降低的樁身斷裂、裂縫、縮頸、夾泥、空洞、蜂窩、松散等現(xiàn)象的統(tǒng)稱。樁的低應變檢測目的檢測樁身缺陷及其位置，判定樁身完整性類別。不能檢測樁身混凝土強度、樁長、承載力等。完整性類別分類原則Ⅰ樁身完整Ⅱ樁身有略微缺陷，不會影響樁身構造承載力正常發(fā)揮Ⅲ樁身有明顯缺陷，對樁身構造承載力有影響Ⅳ樁身存在嚴峻缺陷低應變法的原理承受低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振方式在樁頂激振，實測樁頂部的速度時程曲線或?qū)Ъ{曲線，通過波動理論分析或頻域分析，對樁身完整性判定的檢測方法。二．理論根底一維彈性桿縱向波動方程1.根本假定桿體〔長徑比大于5〕彈性桿平面波A，E，ρ為常數(shù)2.引用物理定律牛頓其次定律F=ma(1)虎克定律σ＝Eε(2)3.桿單元分析設u(x,t)是位于x處的質(zhì)點在t時刻的位移xxdx設u(x，t)為桿件t時刻x處的位移；則位移變化量為應變?yōu)橛珊硕桑害?Eε,,由牛頓其次定律，桿體單元受力F(x+dx,t)-F(x,t)=ρAdx4.波動方程建立則：這就是波動方程，當E、A、c、ρ不變時，不難驗證下式為波動方程的通解〔達朗貝爾通解〕上式說明，位移沿著時間的方向傳播，具備線性時不變特性。其中：這樣的波形，不變的往下移動〔無視材料的阻尼影響〕完整樁典型時域信號特征

做變換由此可以導出：再依據(jù)簡潔導出：建立恒等式：并類似地分解質(zhì)點運動速度式中明顯有：5.阻抗突變處波的反射〔透射〕I、R、T分別表示入射波、反射波和透射波依據(jù)應力波理論，由連續(xù)性條件和力的平衡條件有：Vi+Vr=VtFi+Fr=Ft由F=±AρcV=±ZV式，則：Z1Vi-Z1Vr=Z2Vt聯(lián)立求解得：Vt=2Z1Vi/(Z1+Z2)Vr=(Z1-Z2)Vi/(Z1+Z2)上兩式的分析Vt=2Z1Vi/(Z1+Z2)Vr=(Z1-Z2)Vi/(Z1+Z2)1〕.如Z1=Z2則:Vt=Vi,Vr=0波全部透射，無反射波。2〕.如Z1>Z2則：Vr與Vi同號遇低阻抗界面，反射波與入射波同向〔質(zhì)點速度〕。極端狀況Z2=0〔自由端〕則:Vr=Vi；Vt=2Vi自由端處質(zhì)點的速度：V自＝Vi自＋Vr自＝Vi自＋Vi自＝2Vi自

3〕.如Z1<Z2則：Vr與Vi反號遇高阻抗界面，反射波與入射波反向〔質(zhì)點速度〕。極端狀況Z2>>∞〔固定端〕則:Vr=-Vi；Vt=0固定端處質(zhì)點的速度：V固＝Vi固＋Vr固＝Vi固－Vi固＝04〕一維應力波變阻抗界面反射特征總結下行應力波遇低阻抗界面產(chǎn)生與錘擊直達波同向反射，屢次反射也為同向；下行應力波遇高阻抗界面產(chǎn)生與錘擊直達波反向反射，二次反射為同向反射，三次為反向反射，交替消逝。例題1有一樁，樁長L=10m，應力波速c=4000m/s，計算出低應變法實測時域曲線上樁底反射波消逝的時刻？。三.現(xiàn)場檢測執(zhí)行標準：《建筑基樁檢測技術標準》JGJ106-2023(《大路工程基樁動測技術規(guī)程》JTG/TF81-01-2023;<港口工程樁基動力檢測規(guī)程》JTJ249-2023;《鐵路工程基樁檢測技術規(guī)程》TB10218-2023)3.2.5檢測開頭時間應符合以下規(guī)定：當承受低應變法或聲波透射法檢測時，受檢樁混凝土強度至少到達設計強度的70%，且不小于15MPa。一方面：工期要求、信息化施工準時覺察問題并修剛要求快；另一方面：混凝土強度隨之間增加而增長的，前期快后期慢。3.2.6驗收檢測的受檢樁選擇宜符合以下規(guī)定：1.施工質(zhì)量有疑問的樁；2.局部地質(zhì)條件消逝特殊的樁；3.承載力驗收檢測時局部選擇完整性檢測中判定的Ⅲ類樁；4.設計方認為重要的樁；5.施工工藝不同的樁除1-3款指定的受檢樁外，其余受檢樁的檢測數(shù)量應符合本標準3.3.3-3.3.8條的抽樣規(guī)定。當1、2款規(guī)定的樁較多也宜增加檢測數(shù)量。本錢準時間約束，為更好查明隱患確保安全，優(yōu)先上述條款后隨即抽樣。3.3.3混凝土樁的樁身完整性檢測方法選擇應符合3.1.1條的規(guī)定〔應進展單樁承載力和完整性抽樣檢測〕；當一種方法不能全面評價基樁完整性時，應承受兩種或兩種以上的檢測方法。檢測數(shù)量應符合以下規(guī)定：1、建筑樁基設計等級為甲級，或地基條件簡潔、成樁質(zhì)量牢靠性較低的灌注樁工程，檢測數(shù)量不應少于總樁數(shù)的30%，且不應少于20根；其他基樁工程，檢測數(shù)量不應少于總樁數(shù)的20%且不應少于10根。2、符合上款規(guī)定外，每個柱下承臺檢測樁數(shù)不應少于1根。3、大直徑嵌巖樁或設計等級為甲級的大直徑灌注樁，還應按總樁數(shù)10%比例承受聲波透射法或鉆芯法檢測；4、當符合3.2.6條1、2款規(guī)定的樁數(shù)較多，或為了全面了解整個工程基樁的樁身完整性狀況時，宜增加檢測數(shù)量。8.3現(xiàn)場檢測8.3.1受檢樁應符合以下規(guī)定：1.樁身強度應符合本標準第3.2.5條第1款的規(guī)定。2.樁頭的材質(zhì)、強度應與樁身一樣，樁頭截面尺寸不宜與樁身有明顯差異。3.樁頂面應平坦、密實、并與樁軸線根本垂直。即阻抗變化不大。承臺、浮漿、松散、破損。8.3.2測試參數(shù)設定應符合以下規(guī)定：1.時域信號記錄的時間段長度應在2L/c時刻后連續(xù)不少于5ms；幅頻信號分析的頻率范圍上限不應小于2023Hz?！部磩赢嫛?.設定樁長應為樁頂測點至樁底的施工樁長，設定樁身截面積應為施工截面積。3.樁身波速可依據(jù)本地區(qū)同類型樁的測試值初步設定。4.采樣時間間隔或采樣頻率應依據(jù)樁長、樁身波速和頻域區(qū)分率合理選擇；時域信號采樣點數(shù)不宜少于1024點。〔看動畫〕5.傳感器的設定值應按計量檢定結果設定。例題2樁長20米，設波速為3600m/s,時域信號采樣點數(shù)1024點，為滿足標準要求應如何設置采樣頻率？解：L=20m,C=3600m/s則2L/C=0.011s=11ms總采樣時間：T=11＋5＝16ms,共1024點，故采樣間隔：ΔT＝0.016/1024=0.0000156s=15.6μs所以：采樣頻率f＝1/ΔT=64100Hz=64.1kHz8.3.3測量傳感器安裝和激振操作應符合以下規(guī)定：1.安裝傳感器部位的混凝土應平坦；傳感器安裝應與樁頂面垂直；用耦合劑粘結時，應具有足夠的粘結強度。2.激振點與測量傳感器安裝位置應避開鋼筋籠的主筋影響。3.激振方向應沿樁軸線方向。4.瞬態(tài)激振應通過現(xiàn)場敲擊試驗，選擇適宜重量的激振力錘和軟硬適宜的錘墊；宜用寬脈沖獵取樁底或樁身下部缺陷反射信號，宜用窄脈沖獵取樁身上部缺陷反射信號；8.3.4信號采集和篩選應符合以下規(guī)定：1.依據(jù)樁徑大小，樁心對稱布置2～4個安裝傳感器的檢測點；實心樁的激振點應選擇在樁中心，檢測點宜在距樁中心2/3半徑處；空心樁的激振點和檢測點宜為樁壁厚的1/2處，激振點和檢測點與樁中心連線形成的夾角宜為90度；〔不同半徑處的響應圖〕2.當樁徑較大或樁上部橫截面尺寸不規(guī)章時，除應按上款在規(guī)定激振點和檢測點位置采集信號外，尚應依據(jù)實測信號特征，轉(zhuǎn)變激振點和檢測點位置采集信號。3.不同檢測點及屢次實測時域信號全都性較差，應分析緣由，增加檢測點數(shù)量。4.信號不應失真和產(chǎn)生零漂，信號幅值不應超過測量系統(tǒng)的量程。5.每個檢測點記錄的有效信號數(shù)不宜少于3個。6.應依據(jù)實測信號反映的樁身完整性狀況，確定實行變換激振點位置和增加檢測點數(shù)量的方式再次測試，或完畢測試。傳感器安裝飾、錘擊點布置示意圖尺寸效應：低應變反射波法的理論根底是一維彈性桿縱波理論。承受一維彈性桿縱波理論的前提是鼓舞脈沖頻譜中的有效高頻諧波重量波長λ0與被檢基樁的半徑R之比應足夠大〔λ0/R≥10〕，否則平截面假設不成立，即“一維縱波沿桿傳播”的問題轉(zhuǎn)化為應力波沿具有確定橫向尺寸的柱體傳播的三維問題；另一方面，鼓舞脈沖的波長與樁長相比又必需比較小，否則樁身的運動更接近剛體，波動性狀不明顯，從而對準確探測樁身缺陷、特殊是淺部缺陷深度產(chǎn)生不利影響。明顯樁的橫向、縱向尺寸與鼓舞脈沖波長的關系本身就是沖突，這種尺寸效應在大直徑〔包括管樁〕和淺部嚴峻缺陷的樁的實際測試中尤為突出?！彩聦嵣?，當比值λ0/R很小時，柱體中的運動主要集中在柱的頂面，并且隨深度的增加很快減小，似乎在半無限體中的表層瑞利波一樣。〕1、樁的尺寸效應明顯時，經(jīng)典一維理論在低應變檢測中的適用性受到限制。2、由于傳感器接收點與激振點之間的距離不同，將造成接收速度響應的滯后，從而導致所測一維縱波波速比真實的偏高或缺陷位置偏淺，這對較大直徑樁僅承受時域波形分析時無法避開。當樁身截面尺寸轉(zhuǎn)變時，由于一維理論只能考慮波得直線傳播，不能計及波在變截面處得繞射使波傳播路徑延長的狀況，導致測定的一維縱波波速比真實的偏低。3、鼓舞脈沖的寬度、樁徑的大小、傳感器的安裝位置都將直接影響高頻干擾的強弱。對圓形實心樁，在樁頂接近2R/3處受到的一階徑向干擾振型影響相對較小〔圓心激振〕；對管樁，90度角處相當于一階及其以上奇數(shù)階徑向干擾振型的駐點。可視為較抱負傳感器安裝位置。四.數(shù)據(jù)分析完整樁典型時域信號特征

8.4.1樁身波速平均值確實定應符合以下規(guī)定：1、當樁長、樁底信號明確時，應在地基條件、樁型、成樁工藝一樣的基樁中，選取不少于5根Ⅰ類樁的樁身波速值計算其平均值。2、無法滿足上款要求時，波速平均值可依據(jù)本地區(qū)一樣樁型及成樁工藝的其他基樁工程實測值，結合樁身混凝土的骨料品種和強度等級綜合確定。8.4.2樁身缺陷位置應按以下公式計算：x—樁身缺陷至傳感器安裝飾的距離〔m)Δtx—速度波第一峰與缺陷反射波峰間時間差〔ms〕c—受檢樁的樁身波速〔m/s〕無法確定時，可用樁身波速的平均值替代。8.4.3樁身完整性類別的分析判定

對于嵌巖樁，樁底時域反射信號為單一反射波且與錘擊直達波脈沖信號同向時，應實行鉆芯法、靜載試驗或高應變核驗樁端嵌巖狀況。8.4.7預制樁在2L/C前消逝特殊反射，且不能推斷該反射是正常接樁反射時，可按本標準第3.4.3條進展驗證檢測。3.4.3樁身或接頭存在裂隙的預制樁可承