反射波法检测预应力管桩实践分析

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1、反射波法检测预应力管桩实践分析：本文分析了预应力管桩结构完整性存在的问题，对管桩中应用低应变反射波法的可行性以及工程检测中注意的问题作了详细分析，结合工程实践提出了完善该方法的研究方向。　　关键词：检测预应力管桩结构完整反射波法　　Abstract:thispaperanalyzesthestructuralintegrityprestressedpipepile,theexistingproblemsoftheapplicationofloethodtotestthefeasibilityoft

2、heprojectandthequestionsneededtoattentioninadetailedanalysis,biningtheengineeringpracticeputforethodofresearchdirection.　　Keyethod　　　　　　：U443.157：A：　　　　1概述　　随着工程建设的快速发展，作为深基础的桩基，工艺类型也逾来逾多，其中预应力管桩因成形快、强度高(C60、C80)、运输和施工方便等具备诸多的优点在一些地区得到了广泛地应用。　　管桩按混凝土强

3、度等级可分为：预应力混凝土管桩(代号PC)、预应力混凝土薄壁管桩(代号PTC)和预应力高强混凝土管桩(代号PHC)，目前建筑工程应用较多的规格为300一600mm、单节长度7—15m。　　2预应力管桩结构完整性存在的问题　　管桩按混凝土强度等级可分为：预应力混凝土管桩(代号PC)、预应力混凝土薄壁管桩(代号PTC)和预应力高强混凝土管桩(代号PHC)，目前建筑工程应用较多的规格为300一600mm、单节长度7—15m。　　然而，实践表明，PHC管桩与普通实心灌注桩、预制方桩相比．在结构上表现明显的

4、脆性，易产生破裂。从检测角度看，其缺陷形式比较单纯．常见缺陷为裂缝(隙)和断裂、断桩等。　　其原因主要有：其一．部分厂家生产的PHC管桩质量劣质，如接柱处铁帽松动，柱管壁厚薄不均匀，生产流线上或管桩在搬运过程碰击，形成微裂缝等；其二．接桩质量问题。除了施工管理质量责任事故外．主要是焊接技术问题．如焊口填料不饱满，焊后自然冷却时间不够(iE常需8分钟)为了赶工期就施工等；其三．现场移机时．桩在土层软硬交界变化处桩身水平剪力推断；其四．基坑开挖施工中不慎，机械铁铲机碰撞柱断裂，尤其在柱距较小布桩较密时

5、，更容易产生。　　可见，PHC管桩虽然高强度，质量较可靠。但在竣工后应需要对桩身完整性进行检测。目前，检测方法采用低应变反射波法最简单，也最适宜。　　3检测的基本原理　　表面看来管桩(中空)似乎不符合一维波动理论线弹性杆件的要求，一些人认为，将低应变反射波法应用于管桩来检测其结构完整性有些牵强，但是在下面的理论分析和工程实例中，我们将会看到一维波动理论同样适用于管桩。　　我们知道在弹性介质内某一点受到挠动或振动时，这一挠动或振动将以波的形式在弹性介质内传播，形成弹性波，并服从弹性波传播规律。显然，

6、在一定条件下，管桩混凝土介质符合均匀连续、完全弹性和小变形等假定，可视作弹性体。　　3．1一维波动方程　　基于桩长远大于桩径和桩体强度远大于周边介质(管外为土，管内为空气、水或土)强度两个事实，我们又可将管桩简化为一维“杆件”模型，而且弹性波被约束在“杆件”内传播，且不发生能量耗散。　　　　如图l所示，令“杆件”外径为R、内径为r，轴与“杆件”轴心重合，在“杆件”一端施一与“杆件”同向的激励，产生弹性波(纵波)，沿“杆件”向另一端传播，于是波经过处各质点处于弹性振动状态。　　考察微元dx，设某一时

7、刻振动位移为u，则其体积dv=Sdx，其中，截面S=R2一r2：　　根据牛顿第二定律　　ΣFx=ma(1)　　ΣFx=(x一＇x)S　　m=pdv，P为密度　　a=a2u／at2(2)　　2和＇2分别为X轴方向微元dx两面上的应力，由弹性力学可知，应力是坐标的连续函数，因此，在2得到自变量增量dx变为x有如下关系：　　=x(x／x)dx(1／2!)(2x／x2)(dx)2(3)　　略去含有一阶以上的高阶微量的所有各项，得　　＇x=x(x／x)dx(4)　　同样，在不考虑高阶微量的情况下，应变与位移

8、的关系如下　　x=u/x(5)　　最后，根据虎克定率.　　x=Ex　　E为弹性模量(6)　　把(5)代入(6)，并对X求一阶偏导数，得　　x／x=E(2u/2x)(7)　　再把(2)、(3)、(4)、(7)式代入(1)得　　E(2u/2x)=(2u/2x)(8)　　注意到vp2=E／p，V为纵波速度，代入(8)得到，　　2u/2x=(1/vp2)(2u/2x)　　这就是大家熟悉的一维波动方程。　　在上面的推导过程中，不难发现“杆件”的有效截面积．s已经消去。可见，一维波动理论是否能