浅部缺陷桩动测分析依据及其曲线特征识别

《浅部缺陷桩动测分析依据及其曲线特征识别》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2012年02月t两嗣苌商质检·研究浅部缺陷桩动测分析依据及其曲线特征识别邓伟团(广西安科岩土工程有限责任公司)摘要：本文主要从刚体振动的数学模型上探讨浅部缺陷桩动测分析依据，并通过工程实例对比，对浅部缺陷桩动力检测曲线特征进行识别分析。关键词：浅部缺陷桩；振动数学模型；萄线特征识别随着我国经济发展、社会进步，越来越多的重大建筑得到蓬勃发展，因此作为高承载力的基桩被广泛应用，但由于桩属于隐蔽工程，其成桩质量非常之关键。90年代以来，我国低应变动力测桩技术得到快速发展，作为一门新兴技术，在检测成桩质量的应用实践中得到不断加强，但也存在一些技术不完善的地方，例如浅部缺陷桩检测就是

2、一个经常遇到但尚未规范的技术问题。从工程基桩的荷载传递机理可知，当工程基桩本身存在缺陷(断裂、缩径、离析)时，会产生应力集中现象Ⅲ，这对建筑物来说是非常危险的；特别是浅部缺陷桩(缺陷部位距离桩顶小于3倍桩径)的动力检测时，由于浅部缺陷桩上段运动规律不再满足一维弹性波动方程而是表现为刚体阻尼振动，实测曲线表现为另一些特征，而且现行规范《基桩低应变动力检测规程》(JcJ门r93—95)没有明确浅部缺陷桩检测分析依据规定，使得经验不足的检测员对浅部缺陷桩实测曲线产生迷惑而难以判断甚至造成误判，基于这一点，本文从刚体振动的数学模型上讨论浅部缺陷桩动测分析依据，最后结合工程实铡加以对比

3、，对其特征曲线迸行识别分析。l动测分析基本原理1．1一维弹性波动方程1995年建设部颁布《基桩低应变动力检测规程》Q'GJ／T93—95)，标志着我国桩基完整性动力检测的工程应用已经成熟。其理论一般是假设桩体为一维弹性杆件体，当桩顶受到轴向冲击力作用时，会激发沿桩身向下传播的应力波；如果坐标轴X与桩轴线方向一致，并取向下为正，坐标原点和桩顶重合，距离桩顶x处截面上质点振动位移为u，应力波在桩体内的传播速度为v，传播时间为t，则其波动方程用二阶偏微分方程如下描述：aU1a．U—下2—T—T0tv0t依据波列图中的入射波和反射波的相位特征及波的到达时间t按l=_1vt式可计算桩长

4、或缺陷深度121。Z1．2刚体阻尼振动响应的数学模型当工程基桩本身存在浅部缺陷(缺陷上部桩体长与桩径比小于3，即长径比小于3)，即桩身存在断裂、缩径、离析时，缺陷上部桩体的运动形式主要表现为刚体阻尼振动而不再满足一维弹性波动方程。在实际工程中，桩身通常配有钢筋笼，而钢筋的弹性较之混凝土的弹性大，而且浅部桩周土的摩阻力很小，因此，缺陷上部的桩体可视为刚体，连接上下部分的钢筋可等价于弹簧，浅部桩周土的阻力可视作一个阻尼；这个简化的振动系统，由牛顿第二定律可得该振动系统的数学模型：F(t)-F。(t)一R“)----mx一“)(2)其中F(t)为测桩时的冲击力，弹簧的支撑力R(t)

5、一kx(t)(k为弹簧的弹性系数)，m为缺陷部位以上桩体质量．桩周土的阻力F，①=一T11譬aI=一舔①．n为桩周土的阻力系数)，x为m沿轴线的位移。m；(t)+-qx(t)+kx(t)=F(t)(3)；(t)+丑i(t)+生x“)：土二堡(4)令0：旦，B：o，f(t)：呈坚如为圆频率，p为阻尼比，f为质量的强迫力)(41式可写为；(t)+2Bmi(t)+m2x(t)：f(t)(5)将瞬时冲力F(1)=h{：①暑作用的末时刻作为时间坐标的原点，则(5)又可写为：；(t)+28赢(t)+∞‘x①--0(t>o)(6)即为质点振动方程，也是常数二阶齐次线性微分方程，它的特征方程

6、为：f+2B‘*+0--'0(7)当仅考虑O

7、(t)作用获得的初速度。将x(0)=0代入(11)式得A=0，则(11)式又可改写为xt：Be一5intoBt(121将(12)式两端对l求导，得到王(t)=Be_B“(∞BcostoBt—p∞sin∞Bt)(13)将；(0)；v。代入(13)式得B=旦，因此，(6)式的通解为mBx“)：旦e-时sin∞。t(14)∞B’由于实际工程检测中常采用速度传感器和加速度传感器，故需求出振动的速度函数v(t)和加速度函数a(t)：v(I)-㈣=一dxdt=毒e—cos("巾∞d”(∞Bt一巾2)其中，机：arc