低应变测桩方法及技巧

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1、低应变测桩方法及技巧　　低应变测桩方法及技巧　　1.基本原理和假设　　将桩视为一维弹性杆件，当桩顶受到一瞬态激劢时，由桩头激发产生的弹性波沿桩身往下传播。当遇到桩身阻抗Z(z=ρ·AC)变化界面时，要产生反射和透射。弹性波在桩身内传播遇到桩身阻抗界面时是垂直入射和反射的。假定桩界面上段的阻抗为Z１，下段的阻抗为Z２，且不考虑桩周土阻力的影响。根据桩在界面上位移和速度的连续条件，力与应力和位移的关系，可推导出在桩身阻抗变化处的反射系数Rf关系式：　　式中：Rf－反射系数；Z１、Z２－分别为桩身材料上、下界面的广义波阻抗；

2、　　ρ、A、C－分别为桩身材料的质量密度、桩身截面积及应力波速。　　根据反射系数Rf的正、负来确定桩身阻抗的变化情况：当RF＞0时，反射波与入射波同相位，表示桩身界面阻抗由大变小，如缩径、离析、断桩及桩底反射等；反之，Rf＜0时，反射波与入射波反相位，表示桩身界面阻抗由小变大，如扩径、端承桩桩底反射情况。　　桩截面完整性系数可用基桩上、下界面的阻抗Z１、Z２之比来表示：以桩身结完整性系数的办法来评价桩的缺陷程度，对桩身结构完整性进行分类评价。　　在一些地方被认为是一种可用的方法。　　其具体做法将桩身反射波与入射波振幅之

3、比值、计算完整性系数，来确定桩的类别。但笔者认为仍是一种定性而不能定量的方法，因为，这种入射、反射波的幅值影响因素较多，如传感器的阻尼系数，缺陷在桩身不同深度、缺陷断面的变化率等等，都对缺陷反射的幅值有限大影响。桩身缺陷性质和位置这是评价桩身完整性的重要依据，知道桩身缺陷的性质及严重程度，就可以分析桩身的结构强度能否承受桩上部荷载的要求。缺陷的位置以摩擦桩的载力不够，浅部影响大，深部的影响不大，但浅部容易作接桩形曲线的分析，可以判断桩身缺陷的性质并估计严重程度，同时可以推断缺陷的位置。所以，反射波法能较好的评价桩身的完

4、整性。桩身缺陷离桩顶的位置可按下式计算：×C　　式中：　　Δt－桩顶与桩身缺陷反射波达到的时间差；　　Ｃ－取该工地五根以上正常桩的平均波速。　　③如何判定应力波反射波形的优劣?应力波反射法所采集的较好波形应该是:〈1〉多次锤击的波形重复性好z(2)波形真实反映桩的实际情况,完好桩桩底反射明确;(3)波形光滑,不应含毛刺或振荡波形;(4)波形最终回归基线。　　④什么是测桩盲区?当桩顶受到锤击或敲击时,其锤击能量在桩土系统中沿深度传递过程为波动,下行的压力波遇到桩身阻抗有变化和桩侧阻力都要产生上行的应力反射波。桩顶受点振源

5、锤击扰动后,最后形成的波动区,靠近桩顶部分形成半球面波,传播不满足平面假定。同时下行的压力波和上行的阻力波、桩身阻抗变化反射波比较,占有绝对优势,下行压力波往往掩盖了上行波,使得反映桩身缺陷或扩颈的上行波不易识别。桩顶部呈现这种现象的区段称为盲区。盲区范围一般离桩顶(D桩径〉范围内。　　⑤有哪些原因不易检测到桩身缺陷和如何解决?除了存在测检盲区外,不易检测到桩身缺陷的原因还有:I、由波长公式:A=cT=一式中k一应力波波长;C一波速;它、f-激振脉冲力宽和激振力频率。激振力频率f小,波长k长,当波长大于桩身缺陷深度时,

6、不产生波动现象,将测不到桩身缺陷的反射波。因此测浅层缺陷时应提高入射波频率f,使波长入减小。例如用小锤甚至修钟表的小挪头敲击。E、桩身和桩侧土阻尼影响,桩身和桩侧土阻尼对应力波有衰减作用,阻尼大,衰减快,不易看到缺陷或桩底反射;混凝土强度高、龄期长的比强度低、龄期短的桩易看到桩底反射;同样土层,灌注桩比预制代人桩侧阻力和桩底土刚度小,易看到桩底反射。所以对长桩或侧阻大的桩,应加大锤击能量和降低激振力频率。E对于特长桩,如桩长大于60m的桩,低应变法已难于检测,可改用高应变法检测。　　⑥用应力波反射法检测大直径桩应注意哪

7、些问题?桩动测技术是建立在一维应力波理论基础上,并作了平截面假定,应力波反射法也不例外;但是小锤敲击,桩顶面近似点振源,桩顶附近,桩各截面每一质点的运动速度并不一致,尤其是大直径桩。这种三维效应更为严重。因此,不同振源部位和传感器安装在不同位置将产生不同测试结果。　　1968年学者的研究成果表明,敲击应力波在半元限体介质中传播时,瑞利波能量占67%;剪切波占26%;压缩波占7%。同时,压缩波衰减最快,剪切波次之,瑞利波最慢。　　当小锤在桩顶面中心点敲击时,各种波将传播至桩周边缘并产生反射。压缩波传至桩周,只有部分能量反

8、射回桩顶中心,质点运动速度为水平向的且能量很小,对顶面质点纵向运动影响小。剪切波将从桩周产生全反射,能量占的比例较大,将使测试信号产生一定的高频成分。瑞利波也有很大一部分能量从周边反射,同时衰减慢,也将使测试信号产生高频成分。　　因而大直径桩的高频干扰是剪切波和瑞利波地桩中心和周边来回反射而形成的二种高频波的精合。这种高频干扰波会