基樁低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)-wenkub
2022-11-12 04:21:12 本頁(yè)面
【正文】 2z oo uuA K u C AZ t t? ?? ??? ? ?? ? ? (14) 根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)可知： z ZuE? ?? ? (15) 式中： E—— 樁的彈性模量（ MPa） 對(duì)（ 15）式求導(dǎo)，則得： 22zZZuE?? ???? (16) 將（ 16）式代入（ 14）式，則得樁軸向振動(dòng)微分方程： 22oo zu u uA C K u A Ett? ? ? ?? ? ?? ? ? (17) 若不考慮樁側(cè)土影響，即 ： Co=0、 Ko=0，則（ 17）式變成為下式： 222ZuuCt??? (18) 式中： EC?? (19) 分析 (19)式可知：縱波在樁身內(nèi)的傳播速度 C（簡(jiǎn)稱縱波速度）與樁身彈性模量 E 的平方根成正比；與樁身質(zhì)量密度 ? 的平方根成反比。S/m） ； Ko——樁側(cè)土的抗剪剛度（ kN/m） ； Cg——樁端土的阻尼系數(shù)（ kN ○ 3 深部（見(jiàn)不到樁底反射） 擬完整樁端反射，但實(shí)測(cè)縱波速度明顯偏高，其原因見(jiàn)后述。 舉例： i F 21ZZi? iii ???11 IR FVV ?? 1 0 2 || 4 || 反射波幅值大小除了與缺陷嚴(yán)重程度有關(guān)以外，還與下列因素有關(guān)： 7 a) 缺陷距樁頂距離 ； b) 樁身阻尼值大?。? c) 樁身 與 周圍土層耦合程度。 b) 若樁身出現(xiàn)縮頸，亦即 12 AA? ，此時(shí) 12 ZZ ? 、 0?F ，則： RV 與 IV 同號(hào)，亦即樁頂 處反射波引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度與入射波引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度同相，俗稱“同相起跳”。 (2) 彈性波在界面處的反射、透射 圖 (1) 基樁示意圖 4 I —— 入 射波； R —— 反射波； T —— 透射波。 b) 界面 阻抗發(fā)生變化的部位稱之為界面。 2 6. 低應(yīng)變法檢測(cè)樁身完整性的主要方法 (1) 彈性波反射法； (2) 機(jī)械阻抗法； (3) 超聲 波 透射法。 (2) 基樁的完整性。 3. 何謂基樁的完整性？ 反映樁身截面尺寸相對(duì)變化、樁身材料密實(shí)性和連續(xù)性的綜合指標(biāo)。 7. 何謂彈性波反射法？ 根據(jù)反射波與入射波的波形特征、幅值、相位、頻率的比較，對(duì)混凝土樁的完整性作出判別的一種方法。 產(chǎn)生界面的原因？樁身出現(xiàn)缺陷。 “波” —— 振動(dòng)能量的傳播方式。 c) 若樁身出現(xiàn)擴(kuò)頸，亦即，此時(shí)， 12 AA? ， 12 ZZ ? 、 0?F ，則： RV 與 IV 符號(hào)相反，亦即樁頂處反射波引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度與入射波引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度 反 相，俗稱“ 反 相起跳”。 3) 樁身缺陷位置 riL 的確定 rirri tCL 21? (12) 式中： rit —— 缺陷樁缺陷處反射波傳播至樁頂?shù)臅r(shí)間， rC —— 缺陷樁縱波速度 )/( Sm ， rC 確定方法詳見(jiàn)后述。 b) 離 淅 反射波與入射波同相、反射波較雜亂、反射波幅值較小。S/m） ； Kg——樁端土的抗壓剛度（ kN/m） ； z? ——Z 端軸向動(dòng)應(yīng)力（ MPa） ； zzzdZ?? ?? ? ——(Z+dz)端軸向動(dòng)應(yīng)力（ MPa） ； u——Z 端軸向動(dòng)位移（ m） ； ZuudZ???——(Z+dz)端軸向動(dòng)位移（ m） ； ? ——樁身材料的質(zhì)量密度（ kN 11 (19)式在理論上表明了縱波速度 C 與樁身彈性模量 E、質(zhì)量密度 ? 之間的關(guān)系。 表 (1) 混凝土樁縱波速度 (m/s)與強(qiáng)度之間的關(guān)系 混凝土強(qiáng)度 樁型 C25 C30 C35 C40 C60 C80 灌注樁 3200~3400 3400~3600 3600~3800 3800~4000 實(shí)心預(yù)制方樁 3800~4000 空心預(yù)制方樁 4100~4200 高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁 4200~4300 實(shí)踐中還發(fā)現(xiàn)影響混凝土樁縱波速度的因素除強(qiáng)度外，粗骨料的品種和粒徑、含水率、添加劑的品種和數(shù)量、鋼筋的排列、成樁工藝和養(yǎng)護(hù)方法等對(duì)其亦有不同程度的影響。對(duì)于具有一定邊界條件的有限長(zhǎng)混凝土樁，可以用分離變量法求解 (18)式，解可以寫(xiě)成如下三角函數(shù)的形式： z i z iu U M c o s t+ N s in t)??? ( (20) 式中： u—— 樁軸向振動(dòng)位移（ m）， U —— 樁軸向振動(dòng)位移幅值（ m）， zi? —— 樁軸向固有振動(dòng)園頻率（ rad/S） , t—— 時(shí)間（ S）， M、 N—— 待定常數(shù)。 a) 樁端固定（樁端嵌入堅(jiān)固的巖層）、樁頂自由 邊界條件 [見(jiàn)圖（ 11） ]： Z=0 U =0 Z=L U 0Z? ?? 將 Z=0、 U =0 代入 (23)式，則得： M’=0， (23)式變成為： 39。連續(xù)質(zhì)量分布的樁，軸向有無(wú)限個(gè)固有頻率。 si nZ zi zi ZU M CC??? ??? (31) 將 Z=L、 U 0Z? ?? 代入（ 31）式，則得： 39。 在這里應(yīng)說(shuō)明的是：注腳符號(hào) i，不是上面所指的 i階頻率，而是指第 i根樁，Lri意指第 i根缺陷樁缺陷距樁頂?shù)木嚯x。 圖 (12) 三種樁型受力機(jī)理、邊界條件 圖中： Q—— 樁頂軸向荷載 (kN)； Qf—— 樁側(cè)土摩阻力 (kN)； Qp—— 樁端支承力 (kN)； K —— 樁端剛度比（無(wú)量綱） ； 樁端剛度比 K 按下式計(jì)算： gcKKK? (37) 16 式中： Kg—— 樁端土的抗壓剛度 (kN/m)； Kc—— 樁身抗壓剛度 (kN/m), Kc= EAL， E、 A、 L 分別為樁的彈性模量、截面積、樁長(zhǎng)。端承樁的樁頂、樁端邊界條件為 ： 樁頂： Z=L， 0ZU? ?? ， 樁端： Z=0， U0? ， K?? 。 b) 樁軸向振動(dòng)固有頻率 ?Li、相鄰固有頻率 差 △? Li見(jiàn)表（ 2） 17 表 (2) 樁軸向振動(dòng)固有頻率、相鄰固有頻率差值 樁 型 樁端邊 界條件 樁側(cè)邊 界條件 ?Li(HZ) △? Li(HZ) 純摩擦樁 K0? U 0Z? ?? Ko=0 CO=0 iC i 1 2 3. ... ..2L ?， ， C2L Ko≠ 0 CO≠ 0 0K1 2 2 2C ( )2 iE A L? ?? ???????? 0C21,2,3......Ai? ??? 端承樁 K?? 0U? Ko=0 CO=0 iC i 1 3 5......4L ?， ， C2L Ko≠ 0 CO≠ 0 0K2 2 2C ( )21, 3 , 5 ......iE A Li? ?????????? 摩擦樁 0 K? ?? 0U? U 0Z? ?? Ko=0 CO=0 qCi q f L Ki2L ?， （ ，） Ko≠ 0 CO≠ 0 0 q1 2 2 2C ( )2 K iE A L? ?? ???????? 由表（ 2）可知：純摩擦樁、端承樁在有樁側(cè)土（ KO≠ 0、 CO≠ 0）時(shí)，樁的軸向振動(dòng)固頻率 fLi，不僅與 E、 A、 L、 ? 、 C 有關(guān)，而且受 KO、 CO 影響，其表達(dá)式較復(fù)雜。為了根據(jù)實(shí)測(cè)分析計(jì)算所得的頻譜圖取得缺陷樁缺陷距樁頂?shù)木嚯x Lri，上海市工程建設(shè)規(guī)范《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程 》 （ DGJ082182020）第（ ）式中， △? ri 定義為缺陷樁相鄰波峰（即相鄰 固有頻率）之間頻差的平均值，由該式計(jì)算得到的 Lri，僅為缺陷至樁頂?shù)墓浪憔嚯x。 表 (5) 樁周土對(duì)固有頻率的影響 固有頻率 樁側(cè)土類 第 1 階 (HZ) 第 2 階 (HZ) 第 3 階 (HZ) 第 4 階 (HZ) 第 5 階 (HZ) 硬塑粘土 101 177 293 417 540 可塑粘土 87 169 289 414 538 軟 塑粘土 61 158 281 409 534 19 表 (6) 樁周土對(duì)相鄰固有頻率差的影響 相鄰固有 頻率差 樁側(cè)土類 第 2 階 (HZ) 第 3 階 (HZ) 第 4 階 (HZ) 第 5 階 (HZ) 硬塑粘土 76 116 124 123 可塑粘土 82 120 125 124 軟塑粘土 97 123 128 125 分析表（ 5）、表（ 6
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