2016低應(yīng)變?cè)囍v內(nèi)資料

基樁低應(yīng)變檢測(cè)內(nèi)容提要：

一、低應(yīng)變檢測(cè)原理二、理論根底三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)四、數(shù)據(jù)分析一、低應(yīng)變檢測(cè)原理低應(yīng)變檢測(cè)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(duì)變化、樁身材料密實(shí)性和連續(xù)性的綜合性指標(biāo)。樁身缺陷：使樁身完整性惡化，在確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、裂縫、縮頸、夾泥、空洞、蜂窩、松散等現(xiàn)象的統(tǒng)稱。樁的低應(yīng)變檢測(cè)目的檢測(cè)樁身缺陷及其位置，判定樁身完整性類別。不能檢測(cè)樁身混凝土強(qiáng)度、樁長(zhǎng)、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(huì)影響樁身構(gòu)造承載力正常發(fā)揮Ⅲ樁身有明顯缺陷，對(duì)樁身構(gòu)造承載力有影響Ⅳ樁身存在嚴(yán)峻缺陷低應(yīng)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(shí)測(cè)樁頂部的速度時(shí)程曲線或?qū)Ъ{曲線，通過(guò)波動(dòng)理論分析或頻域分析，對(duì)樁身完整性判定的檢測(cè)方法。二．理論根底一維彈性桿縱向波動(dòng)方程1.根本假定桿體〔長(zhǎng)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(shè)u(x,t)是位于x處的質(zhì)點(diǎn)在t時(shí)刻的位移xxdx設(shè)u(x，t)為桿件t時(shí)刻x處的位移；則位移變化量為應(yīng)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(dòng)方程建立則：這就是波動(dòng)方程，當(dāng)E、A、c、ρ不變時(shí)，不難驗(yàn)證下式為波動(dòng)方程的通解〔達(dá)朗貝爾通解〕上式說(shuō)明，位移沿著時(shí)間的方向傳播，具備線性時(shí)不變特性。其中：這樣的波形，不變的往下移動(dòng)〔無(wú)視材料的阻尼影響〕完整樁典型時(shí)域信號(hào)特征

做變換由此可以導(dǎo)出：再依據(jù)簡(jiǎn)潔導(dǎo)出：建立恒等式：并類似地分解質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)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(yīng)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(wú)反射波。2〕.如Z1>Z2則：Vr與Vi同號(hào)遇低阻抗界面，反射波與入射波同向〔質(zhì)點(diǎn)速度〕。極端狀況Z2=0〔自由端〕則:Vr=Vi；Vt=2Vi自由端處質(zhì)點(diǎn)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(hào)遇高阻抗界面，反射波與入射波反向〔質(zhì)點(diǎn)速度〕。極端狀況Z2>>∞〔固定端〕則:Vr=-Vi；Vt=0固定端處質(zhì)點(diǎn)的速度：V固＝Vi固＋Vr固＝Vi固－Vi固＝04〕一維應(yīng)力波變阻抗界面反射特征總結(jié)下行應(yīng)力波遇低阻抗界面產(chǎn)生與錘擊直達(dá)波同向反射，屢次反射也為同向；下行應(yīng)力波遇高阻抗界面產(chǎn)生與錘擊直達(dá)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(zhǎng)L=10m，應(yīng)力波速c=4000m/s，計(jì)算出低應(yīng)變法實(shí)測(cè)時(shí)域曲線上樁底反射波消逝的時(shí)刻？。三.現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ106-2023(《大路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程》JTG/TF81-01-2023;<港口工程樁基動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程》JTJ249-2023;《鐵路工程基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》TB10218-2023)3.2.5檢測(cè)開頭時(shí)間應(yīng)符合以下規(guī)定：當(dāng)承受低應(yīng)變法或聲波透射法檢測(cè)時(shí)，受檢樁混凝土強(qiáng)度至少到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，且不小于15MPa。一方面：工期要求、信息化施工準(zhǔn)時(shí)覺察問(wèn)題并修剛要求快；另一方面：混凝土強(qiáng)度隨之間增加而增長(zhǎng)的，前期快后期慢。3.2.6驗(yàn)收檢測(cè)的受檢樁選擇宜符合以下規(guī)定：1.施工質(zhì)量有疑問(wèn)的樁；2.局部地質(zhì)條件消逝特殊的樁；3.承載力驗(yàn)收檢測(cè)時(shí)局部選擇完整性檢測(cè)中判定的Ⅲ類樁；4.設(shè)計(jì)方認(rèn)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(cè)數(shù)量應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)3.3.3-3.3.8條的抽樣規(guī)定。當(dāng)1、2款規(guī)定的樁較多也宜增加檢測(cè)數(shù)量。本錢準(zhǔn)時(shí)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(cè)方法選擇應(yīng)符合3.1.1條的規(guī)定〔應(yīng)進(jìn)展單樁承載力和完整性抽樣檢測(cè)〕；當(dāng)一種方法不能全面評(píng)價(jià)基樁完整性時(shí)，應(yīng)承受兩種或兩種以上的檢測(cè)方法。檢測(cè)數(shù)量應(yīng)符合以下規(guī)定：1、建筑樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，或地基條件簡(jiǎn)潔、成樁質(zhì)量牢靠性較低的灌注樁工程，檢測(cè)數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的30%，且不應(yīng)少于20根；其他基樁工程，檢測(cè)數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的20%且不應(yīng)少于10根。2、符合上款規(guī)定外，每個(gè)柱下承臺(tái)檢測(cè)樁數(shù)不應(yīng)少于1根。3、大直徑嵌巖樁或設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)的大直徑灌注樁，還應(yīng)按總樁數(shù)10%比例承受聲波透射法或鉆芯法檢測(cè)；4、當(dāng)符合3.2.6條1、2款規(guī)定的樁數(shù)較多，或?yàn)榱巳媪私庹麄€(gè)工程基樁的樁身完整性狀況時(shí)，宜增加檢測(cè)數(shù)量。8.3現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)8.3.1受檢樁應(yīng)符合以下規(guī)定：1.樁身強(qiáng)度應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第3.2.5條第1款的規(guī)定。2.樁頭的材質(zhì)、強(qiáng)度應(yīng)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(yīng)平坦、密實(shí)、并與樁軸線根本垂直。即阻抗變化不大。承臺(tái)、浮漿、松散、破損。8.3.2測(cè)試參數(shù)設(shè)定應(yīng)符合以下規(guī)定：1.時(shí)域信號(hào)記錄的時(shí)間段長(zhǎng)度應(yīng)在2L/c時(shí)刻后連續(xù)不少于5ms；幅頻信號(hào)分析的頻率范圍上限不應(yīng)小于2023Hz?！部磩?dòng)畫〕2.設(shè)定樁長(zhǎng)應(yīng)為樁頂測(cè)點(diǎn)至樁底的施工樁長(zhǎng)，設(shè)定樁身截面積應(yīng)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(cè)試值初步設(shè)定。4.采樣時(shí)間間隔或采樣頻率應(yīng)依據(jù)樁長(zhǎng)、樁身波速和頻域區(qū)分率合理選擇；時(shí)域信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)不宜少于1024點(diǎn)?！部磩?dòng)畫〕5.傳感器的設(shè)定值應(yīng)按計(jì)量檢定結(jié)果設(shè)定。例題2樁長(zhǎng)20米，設(shè)波速為3600m/s,時(shí)域信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)1024點(diǎn)，為滿足標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)如何設(shè)置采樣頻率？解：L=20m,C=3600m/s則2L/C=0.011s=11ms總采樣時(shí)間：T=11＋5＝16ms,共1024點(diǎn)，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(cè)量傳感器安裝和激振操作應(yīng)符合以下規(guī)定：1.安裝傳感器部位的混凝土應(yīng)平坦；傳感器安裝應(yīng)與樁頂面垂直；用耦合劑粘結(jié)時(shí)，應(yīng)具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。2.激振點(diǎn)與測(cè)量傳感器安裝位置應(yīng)避開鋼筋籠的主筋影響。3.激振方向應(yīng)沿樁軸線方向。4.瞬態(tài)激振應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)敲擊試驗(yàn)，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(hào)，宜用窄脈沖獵取樁身上部缺陷反射信號(hào)；8.3.4信號(hào)采集和篩選應(yīng)符合以下規(guī)定：1.依據(jù)樁徑大小，樁心對(duì)稱布置2～4個(gè)安裝傳感器的檢測(cè)點(diǎn)；實(shí)心樁的激振點(diǎn)應(yīng)選擇在樁中心，檢測(cè)點(diǎn)宜在距樁中心2/3半徑處；空心樁的激振點(diǎn)和檢測(cè)點(diǎn)宜為樁壁厚的1/2處，激振點(diǎn)和檢測(cè)點(diǎn)與樁中心連線形成的夾角宜為90度；〔不同半徑處的響應(yīng)圖〕2.當(dāng)樁徑較大或樁上部橫截面尺寸不規(guī)章時(shí)，除應(yīng)按上款在規(guī)定激振點(diǎn)和檢測(cè)點(diǎn)位置采集信號(hào)外，尚應(yīng)依據(jù)實(shí)測(cè)信號(hào)特征，轉(zhuǎn)變激振點(diǎn)和檢測(cè)點(diǎn)位置采集信號(hào)。3.不同檢測(cè)點(diǎn)及屢次實(shí)測(cè)時(shí)域信號(hào)全都性較差，應(yīng)分析緣由，增加檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量。4.信號(hào)不應(yīng)失真和產(chǎn)生零漂，信號(hào)幅值不應(yīng)超過(guò)測(cè)量系統(tǒng)的量程。5.每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)記錄的有效信號(hào)數(shù)不宜少于3個(gè)。6.應(yīng)依據(jù)實(shí)測(cè)信號(hào)反映的樁身完整性狀況，確定實(shí)行變換激振點(diǎn)位置和增加檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量的方式再次測(cè)試，或完畢測(cè)試。傳感器安裝飾、錘擊點(diǎn)布置示意圖尺寸效應(yīng)：低應(yīng)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(zhǎng)λ0與被檢基樁的半徑R之比應(yīng)足夠大〔λ0/R≥10〕，否則平截面假設(shè)不成立，即“一維縱波沿桿傳播”的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為應(yīng)力波沿具有確定橫向尺寸的柱體傳播的三維問(wèn)題；另一方面，鼓舞脈沖的波長(zhǎng)與樁長(zhǎng)相比又必需比較小，否則樁身的運(yùn)動(dòng)更接近剛體，波動(dòng)性狀不明顯，從而對(duì)準(zhǔn)確探測(cè)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(zhǎng)的關(guān)系本身就是沖突，這種尺寸效應(yīng)在大直徑〔包括管樁〕和淺部嚴(yán)峻缺陷的樁的實(shí)際測(cè)試中尤為突出?！彩聦?shí)上，當(dāng)比值λ0/R很小時(shí)，柱體中的運(yùn)動(dòng)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(wú)限體中的表層瑞利波一樣。〕1、樁的尺寸效應(yīng)明顯時(shí)，經(jīng)典一維理論在低應(yīng)變檢測(cè)中的適用性受到限制。2、由于傳感器接收點(diǎn)與激振點(diǎn)之間的距離不同，將造成接收速度響應(yīng)的滯后，從而導(dǎo)致所測(cè)一維縱波波速比真實(shí)的偏高或缺陷位置偏淺，這對(duì)較大直徑樁僅承受時(shí)域波形分析時(shí)無(wú)法避開。當(dāng)樁身截面尺寸轉(zhuǎn)變時(shí)，由于一維理論只能考慮波得直線傳播，不能計(jì)及波在變截面處得繞射使波傳播路徑延長(zhǎng)的狀況，導(dǎo)致測(cè)定的一維縱波波速比真實(shí)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(qiáng)弱。對(duì)圓形實(shí)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(duì)較小〔圓心激振〕；對(duì)管樁，90度角處相當(dāng)于一階及其以上奇數(shù)階徑向干擾振型的駐點(diǎn)?？梢暈檩^抱負(fù)傳感器安裝位置。四.數(shù)據(jù)分析完整樁典型時(shí)域信號(hào)特征

8.4.1樁身波速平均值確實(shí)定應(yīng)符合以下規(guī)定：1、當(dāng)樁長(zhǎng)、樁底信號(hào)明確時(shí)，應(yīng)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(jì)算其平均值。2、無(wú)法滿足上款要求時(shí)，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(shí)測(cè)值，結(jié)合樁身混凝土的骨料品種和強(qiáng)度等級(jí)綜合確定。8.4.2樁身缺陷位置應(yīng)按以下公式計(jì)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(shí)間差〔ms〕c—受檢樁的樁身波速〔m/s〕無(wú)法確定時(shí)，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(duì)于嵌巖樁，樁底時(shí)域反射信號(hào)為單一反射波且與錘擊直達(dá)波脈沖信號(hào)同向時(shí)，應(yīng)實(shí)行鉆芯法、靜載試驗(yàn)或高應(yīng)變核驗(yàn)樁端嵌巖狀況。8.4.7預(yù)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(shí)，可按本標(biāo)準(zhǔn)第3.4.3條進(jìn)展驗(yàn)證檢測(cè)。3.4.3樁身或接頭存在裂隙的預(yù)制樁可承