江苏省桩基检测培训讲义2003.doc
《江苏省桩基检测培训讲义2003.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《江苏省桩基检测培训讲义2003.doc(67页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流江苏省桩基检测培训讲义2003.精品文档.江苏省基桩动测技术讲义季鹏 刘松玉 编写东南大学岩土工程研究所二三年八月第二篇 基桩动力检测第一章 动力检测理论基础第一节 动测绪论4 一、 基桩动测技术发展历史4 二、 动测方法分类5 三、 基桩动力测试目的与国内外动测仪器5 四、 国内外动测规范6第二节 波动理论8 一、 波的种类8 二、 波动方程9 三、 弹性波在杆内的传播11第三节 基桩动态系统14一、 动态测试参数14二、 传感器15三、 测振放大器25四、 动态测试系统的标定28第二章 低应变反射波法第一节 反射波法动测技术33一、 反射
2、波法动测原理33二、 反射波法诊断的信号拟合技术36三、 反射波法诊断系统41四、 反射波法的现场检测方法43第二节 低应变测试的可靠性及其影响因素46一、 国内外几次考核结果46二、 几种典型缺陷的模拟测试结果46三、 影响低应变动测可靠性的因素及其对策53四、 关于波速与混凝土强度的关系54五、 关于测试桩长范围55第三节 反射波法桩身质量评定与应用中的问题55一、 桩身质量评定标准55二、 检测报告格式及注意事项57第三章 声波透射法第一节 基本工作原理59第二节 声波检测仪器及发射、接收换能器60一、 声波检测仪60二、 换能器61第三节 现场测试61一、 埋管数量及埋设方法61二、
3、声时的修正61三、 测试步骤及方法62四、 重复观测63第四节 资料解释及缺陷判断63一、 数据整理63二、 桩身完整性应按下列判据判断64第五节 桩身质量评定与应用中的问题66一、 桩身质量评定标准66二、 检测报告格式及注意事项67第四章 高应变检测技术第一节 基本原理68一、 若干基本概念68二、 凯斯(Case)法69三、 实测曲线拟合法72四、 高应动力试桩法检验桩身完整性74五、 高应变动测适用范围77第二节 测试与分析78一、 测试方法与设备78二、 仪器准备与安装79三、 信号的选取83四、 分析与拟合86第三节 应用中的几个问题88一、 影响高应变动力试验准确性的因素88二、
4、 静动对比的验证89三、 检测报告的格式与注意事项90第二篇 基桩动力检测第一章 动力检测理论基础第一节 动测绪论 一、基桩动测技术发展历史桩的动测技术是相对于以往习惯采用静载试验来检验桩基工程质量和确定单桩承载力而言的。桩的动测方法在国外已有100多年的历史,最早的动测方法是在能量守恒定理的基础上利用牛顿撞击定律,据打桩时测得的贯入度来推算桩的极限承载力,即所谓动力打桩公式。近代的动测技术是以应力波理论为基础发展起来的。1931年伊萨克斯(D.V.Isaacs)首先用一维波动方程来描述桩的撞击过程,1938年E.N.FOX得出了用于打桩分析的波动方程解答。真正使波动方程分析方法开始进入实用分
5、析阶段的要归功于E.A.Smith,1950年史密斯对锤桩土体提出了一系列质块、弹簧和阻尼组成的离散化计算模型并用差分和电子计算机进行计算,求得了精确的数值解,1960年发表了“打桩分析的波动方程法”这一著名论文。此后国外许多学者如Samon,J.E.Bowles,G.Goble等在计算机程序编制、参数确定、可靠性研究以及波动方程法的实际应用等方面进行了大量工作。波动方程应用于动测技术的另一类方法是将桩作为连续的弹性杆,在对边界条件作适当简化后,设法直接对波动偏微分议程积分求解,荷兰建筑材料与建筑结构研究所(TNO)的柯顿(V. Koter)在简化的假定条件下利用线性代数和阶跃函数,得出了无限
6、长桩在锤击下考虑桩侧阻力对应力波起衰减作用的闭合解,70年代初他们研制成TNO桩基诊断系统,用于检验桩的完整性和桩身质量,后来又研制出可以确定桩承载力的TNOWAVE程序。Case法也属于这一类方法,它是由美国Goble等人1964年研制的。近年来,波动方程在桩基工程中的应用又有了新的发展,在计算方法上,出现了采用连续模型及特征线法的CAPWAPC程序。我国的桩基动测技术研究已有20多年的历史。1972年湖南大学周光龙教授提出了动力参数法,对开创我国桩基动测方法的研究起了推动的作用。1978年东南大学唐念慈教授,首先在我国将波动方程方法用于桩基工程,他们在渤海12号平台对钢管桩进行了动力测试,
7、编制了BF81程序。此后波动方程分析方法得到了迅速发展,1980年甘肃建科所编制了以输入实测力波为初始条件的计算程序,中国建筑科室研究院地基所1988年编制了类似CAPWAP/C的FEIPWAPC程序并研制成功我国自己的测试设备。东南大学在80年代末90年代初也研制成功了桩基分析仪PDAS。此外,我国的桩基动测技术还有百花齐放的特点,四川省建科院与中国建科院合作研制成功了锤击贯入法,1981年已通过部门鉴定,在许多地方得到应用,并编制了全国规程。西安公路研究所与中国科学院电工研究所共同开发了水电效应法,并于1982年通过了部级鉴定,地矿系统的浅层地震仪也常用于桩基动测中。目前,桩的动测法在我国
8、已进入了实用阶段,并得到了迅速的发展,在设计、施工规范中已制订了明确要求,并已编制了我国的桩基动测规程。 二、动测方法分类桩的动测目前习惯上按试验时桩土产生应变的大小粗略分为高应变和低应变两大类。高应变法是用瞬态激振,使桩土发生相对迁移,利用波动理论揭示桩土体系在接近极限阶段时的工作性能,评价桩身质量,分析桩的极限承载力;低应变法是利用低能量的瞬态或稳态激振,使桩在弹性范围内作低幅振动,利用振动和波动理论判断桩身缺陷。 波动方程法 波动方程法反射波法 高应变类 低应变类 超声波透射法 锤击贯入法 机械阻抗法、水电效应法、动力参数法、共振法 高应变法与低应变法的根本区别在于高应变法考虑了桩周土的
9、弹塑性响应而低应变法仅使桩周土完全处于弹性范围内。直接测定桩的极限承载力,一般必须具备桩与桩周土之间产生足够的相对位移这一条件,从而可以获知桩在工程中所具备的安全度。据此观点高应变法可以直接测定桩的极限承载力,而低应变法是测不到桩的极限承载力的。因为低应变法测定时,一般桩土间相对位移尚难以出现,使相应的土阻力激发,尽管测试时确也在桩项实际测定了桩的某些响应。但是也不能说低应变类方法完全不能提供单桩承载力,它只能间接由某种图式推算或由动、静对比资料统计后通过经验常数换算得到而决不是现场直接测定承载力。因此在应用低应变类方法提供承载力参数值时就必须十分注意所采用方法的原始假定,统计资料的多寡和离散
10、情况、土质条件和桩条件的相似性等。各方法的特点见表11所示。三、基桩动力测试目的与国内外动测仪器桩的动力测试目的:(1) 桩身完整性检验; (2) 确定单桩的轴向承载力; (3) 桩土机械的性能监控等;(4) 大型桩基工程的打入桩沉桩性状预测;(5) 研究桩在动力荷载作用下的性状;(6) 研究桩的振动特性以解决机器基础振动与变形问题。目前国内外用的桩基动测设备主要有:(1) PDA打桩分析仪(美国桩基动力公司)(2) TNO基桩诊断系统(荷兰建筑材料与结构研究所)(3) PID打桩分析仪(瑞典乌泼萨斯大学)(4) PDR打桩记录仪(荷兰富国国际工程地质公司)(5) FEIWAPC系统(中国建科
11、院)(6) PDAS系统(东南大学)(7) R &S系统(武汉岩海公司)(8) RSM系统(武汉岩土所)四、国内外动测规范桩的动力测试方法在世界上许多国家均得到了应用,在国内外有关规范中作了一定规定,有的国家专门编制了动测规范。 (1)国际土力学和基础工程学会1983年将CASE法和CAPWAP法作为学会建议方法列入学会野外及室内试验委员会编制的规范。 (2)美国材料试验协会1989年编制了桩基高应变动测标准(D4945-89)。 (3)西德已编制了专门的桩的动测规程。 (4)加拿大基础工程学会规范,澳大利亚桩基设计施工规范,瑞典有关规范等均对桩的动测进行了具体规定。 (5)荷兰规定所有灌柱桩
12、均进行动力检测。 国内的有关规范、规程如下: (1)中华人民共和国行业标准基桩高应变动力检测规程(JGJ10697)。 (2)中华人民共和国行业标准基桩低应变动力检测规程(JGJT9395)。 (3)中国工程建设标准化协会标准(CECS35191),锤击贯入试桩法规程,中国建筑工业出版社,1992年北京。 (4)江苏省建设委员会,1989年,江苏省桩基工程质量监督管理暂行规定等一套文件。 (5)上海市建设工程质量检测中心,1992年,上海市钻孔灌桩桩动测技术管理规定。 (6)2003年7月1日施行:中华人民共和国行业标准建筑基桩检测技术规范(JGJ1062003)。 另外,在建筑桩基技术规范(
13、JGJ9494)和建筑地基基础设计规范(GB500072002)中也有桩基动测的有关规定。 动 力 试 桩 方 法 一 览 表11方法名称反射波法声波透射法共 振 法动力参数法机械阻抗法水电效应法锤击贯入法波 动 方 程 法动力打桩公式史密斯法(SMITH)凯 斯 法(CASE)凯斯波动分析(CAPWAP)激振方式自由振动(落锤冲击)稳态振动(激振器激振)强迫稳态振动(激振器扫频激振)自由振动(手捶冲击) 强迫稳态振动或自由振动或随机振动(激振器或手锤)自由振动(水中放电脉冲激励)自由振动(落锤冲击)自 由 振 动(锤击、对Pw-e法则用标准落锤冲击)自由振动(锤击)现场实测的物理量时域波形。
14、1、 时域波形。2、 延迟时间。3、 振幅。1、 共振频率。2、 桩顶响应的幅(相)频曲线。1、 自由振动频率2、 振动波形1、 机械导纳幅(相)频道2、 相干函数谱4、 时域波形。5、 功率谱。6、 桩顶压强1、 桩顶锤击力。2、 贯入度。1、 贯入度2、 桩顶、桩身应力。1、 桩顶加速度随时间变化曲线。2、 桩顶应力随时音质变化曲线。1、 同凯斯法。2、 同凯斯法。3、 贯入度。1、 贯入度。2、 弹性变形值。3、 桩顶冲击能(对改进法)。主要功能检验桩身质量,判断缺陷位置。检验桩身质量,判断缺陷位置。检验桩身质量判断缺陷。检验桩身质量。检验桩身质量,判断缺陷位置。检验桩身质量,判断缺陷位
15、置。1、 确定垂直极限承载力。2、 检验桩身质量。1、 预估垂直极限承载力。2、 预估打桩时桩身应力。3、 预估贯入可能性。4、 复杂打桩情况的模拟。1、 预估垂直极限承载力。2、 测定桩身锤击应力。3、 测定有效锤击能量。4、 检验桩身质量。桩身缺陷位置。1、 预估垂直极限承载力。2、 测定桩身锤击应力。3、 确定桩底及桩侧阻力和有关参数。4、 模拟桩的静荷载试验曲线。垂直极限承载力。限 制使用条件 根据激振力大小,桩的长径比应有相应限制分段的预制桩 预制桩上使用不便1、 直径不大于0.4m的桩。2、 桩长不超过15m。 贯入度应有一定范围。1、 桩是均质的直杆。2、 贯入度不宜小于2mm。
16、 贯入度不宜小于2mm。与所采用的动力打桩公式有关,详见第十章。备 注预埋测试管道 实质是一种数值计算方法,可衍生出许多实用测试方法(如w-e 法)第二节 波动理论桩基工程中所采用的各种动力测试方法,其理论基础包括将桩作为土中杆件的振动理论,动力作用在桩内作为应力波传递的波动理论,这里主要介绍波动理论。一、 波的种类 波的种类是根据介质质点的振动方向和波动传播方向的关系来区分的,它分为纵波、横波、表面波等,(一)纵波弹性介质当受到交替变化的拉应力和压应力作用时,就相应地产生交替变化的伸长和压缩形变,质点产生疏密相间的纵向振动,振动又作用于相邻的质点而在介质中传播。此时介质质点的振动方向和波动的
17、传播方向相同,这种波称为“纵波”,如图1.1所示。任何弹性介质在体积变化时都能产生弹性力,所以纵波可以在任何弹性介质(固体、液体、气体)中传播。由于纵波的发生与接收都比较容易,因而在工业探伤和动态诊断中得到广泛的应用。本书所介绍的反射波诊断法主要采用纵波。(二)横波固体介质除具有体积弹性外,还具有剪切弹性。固体介质当受到交变的剪切力作用时,将会相应地发生交变的剪切形变,介质质点产生具有波峰和波谷的横向振动,振动又作用于相邻的质点而在介质中传播。此时介质质点的振动方向和波动的传播方向垂直;这种波称为“横波”,又称切变波,如图1.2所示。液体和气体由于没有剪切弹性,所以液体和气体内部只能传播纵波,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 江苏省 桩基 检测 培训 讲义 2003
限制150内