低应变检测省培训.ppt
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1、基桩低应变检测,厦门市工程检测中心有限公司,孙雪峰,基桩低应变检测,一 低应变概念 二 理论基础 三 仪器设备 四 现场检测 五 结果分析,一 低应变概念,1 低应变法: 采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振,实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线,通过波动理论分析或频域分析,对桩身完整性进行判定的检测方法。 低应变法包括: 动力参数法、锤击贯入法、水电效应法、机械阻抗法、共振法、反射波法。,一 低应变概念,低应变分析方法,时域分析法,瞬态时域分析法(反射波法),频域分析法,瞬态频域分析法,机械阻抗法,瞬态机械阻抗法,稳态机械阻抗法,一 低应变概念,低应变桩身应变量: 一般小于0.01,桩-
2、土系统处于弹性状态 。,一 低应变概念,桩身完整性:桩身截面尺寸相对变化 桩身材料密实性 桩身材料连续性。 桩身缺陷:使桩身完整性恶化,在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低的桩身断裂、裂缝、夹泥(杂物)、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。 桩身缺陷指标:位置、类型(性质)和程度。,一 低应变概念,低强度桩: 在复合地基中,采用刚性桩或半刚性桩设计的桩身强度为815MPa的有粘结强度增强体成为低强度桩。(建筑地基检测技术规程DBJ/T131462012),二 理论基础,测试原理: 在桩身顶部进行竖向激振,弹性波沿着桩身向下传播,当桩身存在明显波阻抗差异的界面(如桩底、断桩和严重离析等部位)或桩身
3、截面积变化(如缩径或扩径)部位,将产生反射波。经接收放大、滤波和数据处理,可识别来自不同部位的反射信息,从而判定桩身完整性情况。,二 理论基础,一维线弹性杆件模型(材质均匀、截面恒定、弹性杆 面积A 弹模E 密度 波速c) 理论基础是一维波动理论,二 理论基础,桩截面变化情况,桩截面变化处平衡相容条件: 位移连续条件 力连续条件 速度连续条件 应力应变关系,二 理论基础,公式1 EC2 公式2 ZEA/C C A 公式3 FZ v 公式4 vc v:质点运动速度,注意和c不同 c:波速 :密度 A:截面积 E:弹性模量 Z:声阻抗 F:截面力 :应变 :对应下、上行波,二 理论基础,a=Z2/
4、Z1 反射波力FbFa(a-1)/(a+1) 透射波力Fc=Fa*2a/(a+1) 反射波速度vb=-va (a-1)/(a+1) 透射波速度vc=va *2/(a+1),二 理论基础,a1,则不存在突变,也无反射波。 a1时,相当于扩径,为反相反射。 a1时,相当于缩径,为同相反射。 a为无穷大,相当于固定端,反射波使固定端处力值加倍,速度为零。 a为0,相当于自由端,反射波使自由端处速度值加倍,力值为零。,二 理论基础,低应变法适用性: 1 受检桩的长细比、瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比均宜大于5;对薄壁钢管桩和类似于H型钢桩的异型桩,低应变方法不适用。 2不能给出桩身纵
5、向裂缝、较深部缺陷方位 3低应变法对桩身缺陷程度只作定性判定 4一般不区分缺陷类型 5测不到桩底反射信号,无法判定整根桩的完整性。应通过现场试验,依据能否识别桩底反射信号,确定该方法是否适用。,二 理论基础,例题: 1 已知密度、波速c、截面积A,求弹模E,阻抗Z( EC2, ZC A ) 2 已知波速c、振动频率f,求波长。( c/f ) 3 透射波、反射波计算。(公式) 思考: 对砼桩而言,波速和质点振动速度相比哪个大?,三 仪器设备,在检定期内使用 环境条件符合设备要求(包括温度、湿度、电压波动、电磁干扰、振动冲击等),三 仪器设备,动测仪: 应在基桩动测仪JG/T30551999 2级
6、标准以上: 采样频率:20kHz A/D转换:12位 采样点数:1024 频率响应:33000Hz内幅频误差5, 25000Hz内幅频误差10 幅值非线性: 5 传感器安装谐振频率:10kHz,三 仪器设备,传感器: 将非电量转化为电量,指标:灵敏度,线性度,频响,迟滞,重复性等 一般采用压电式加速度传感器 压电传感器优点:体积小、重量轻、结构坚固、频带宽、稳定性好、适应场合广,三 仪器设备,激振设备: 瞬态激振设备:手锤和力棒 脉冲宽窄:锤越重,锤头或锤垫材料越软,力脉冲作用时间越长,表现为宽脉冲,反之则为窄脉冲。 锤头材料依软硬不同依次为:钢、铝、尼龙、硬塑料、聚四氟乙烯、硬橡胶等。 锤垫
7、:一般用12mm厚薄层加筋或不加筋橡胶带。 稳态激振设备: 主要由电磁式激振器、信号发生器、功率放大器和悬挂装置等组成。要求激振器出力在51500Hz频率范围内恒定,常用的电磁激振器出力为100N或200N,有条件时可选用出力400600N的激振器。,思考:激振能量大小影响衰减快慢?影响传播远近?,三 仪器设备,钟形力脉冲及其频谱,fH2000/Tp Tp:力脉冲宽度,ms fH:高端截止频率,Hz,* 一般情况下,瞬态激振力谱宽可以提高速度响应的测量精度。 思考:铁锤、尼龙锤、硬橡胶锤力信号频谱哪个最宽? 例题:已知力脉冲宽度Tp,波速c,求特征波长p 。 (p=c Tp),四 现场检测,抽
8、样规则与抽检数量: A)柱下三桩或三桩以下承台抽检桩数不得少于1根; B)30且不得少于20根;一般项目20且不少于10根; C)地下水位以上终孔且持力层通过核验的人工挖孔桩、单节混凝土预制桩,不少于总桩数的10且不应少于10根。 D) 建筑基坑支护技术规程JGJ1202012,砼灌注桩20%,不少于5根。 E)建筑地基检测技术规程DBJ/T13-146-2012,复合地基竖向增强体10,不少于10根,柱下承台不少于1根。,四 现场检测,检测时间: 混凝土强度大于设计强度的70且不低于15MPa 思考:预制桩休止时间?,四 现场检测,1 桩头处理 受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与桩身设计条
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