在役桥梁基桩完整性检测方案研究.pdf

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1、Vol.42，No.1第42卷第1期February，2016SichuanBuildingMaterials2016年2月在役桥梁基桩完整性检测方案研究庹力,张冠军(西华大学建筑与土木工程学院,四川成都610039)摘要:对于在役桥梁桩基,由于其桩顶和承台、墩理想无限长竖直杆中传播时,用u表示杆的轴向位移,x表22柱等上部结构相连,传统的低应变发射波检测方法无法实du2du示杆的轴向时,一维波动方程为:-c=0。其中C=22施。同时由于上部结构、承台、三维效应等影响,病害和dtdx桩底波动反射往往隐藏在复杂的干扰波中。必须

2、采取合理E。由波的传播特性,在桩身截面阻抗突变处将会发生反的激振接收方式,并结合小波变换的时频优势,辅以扭剪ρ波的补充,可以较准确地识别病害,达到检测的目的,本射和透射。反射系数和透射系数分别如下:z-z2z文通过ANSYS/LS-DYNA建立全桥三维模型,分别在墩柱121R=,T=z+zz+z侧面、承台顶、桩顶侧面进行侧面竖向激振数值模拟,分1212式中,R,T分别是反射系数和透射系数;z和z分别是上析不同检测方案波动特征,总结出一套对于在役桥梁桩基12检测方案。为实际检测提供一定的参考。下截面的阻抗(z=Aυρ)。检测示

3、意图如图1~2。关键词:在役桥梁;桩基;低应变反射波;检测方案;激振点接收点横梁接收数值模拟点墩中图分类号:TU473.1+6文献标志码:B柱激振点文章编号:1672-4011(2016)01-0170-03承台Z缺陷1DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2016.01.081桩周土Z缺陷1概述与研究现状桩周土2基桩随着国民经济的快速发展,桥梁作为一种交通纽带,其重要作用日益突显。桩基础由于其广泛的适用性,在工图1常规检测图2在役桥梁检测程上被广泛应用。对于新建桩基的完整性检测,经过多年的研究和实践已经

4、有一套比较成熟的技术。但对于既有结3数值模拟构桩基检测,目前还没有一套规范提出具体检测方案,尚本文采用ANSYS-DYNA软件,以某工程简支梁墩柱式还处于研究阶段。我国是桥梁大国,众多已建桥梁迫切需桥梁为背景建立全桥模型,桥梁单跨为22m,为圆管桩基,要对其桩基完整性、结构安全性进行准确评估。提出一套桩径1.2m,桩长18m,承台尺寸为6.7m×1.5m×1m。承既有桥梁桩基完整性检测的合理方案意义重大。台以上有墩柱、横梁、桥面板和护栏,为了简化计算,选取目前工程上已有的在役桥梁桩基检测方案有:①承台####桥梁的3、4、5

5、桥墩为对象,对4桩基进行检测模拟。施和基桩连接点以下1m切槽激振。由于工作量大,且横向加的激振力为升余弦脉冲,桩周土分为两层。模型共划分弯曲振动影响较大很快被淘汰;②桩顶下0.5~1m范围斜99460个单元,117448个节点。全桥模型如图3。向打膨胀螺钉,手锤敲击膨胀螺钉产生激振,该方法同样受横向振动影响;③荷兰的TNO诊断系统;④美国PDI公司提出的横向螺钉连接锤击块的方法;⑤苗永红提出的桩侧连接半球形混凝土块进行敲击的方法。接收器采用桩侧斜向切槽或者用螺钉固定仪器或采用高强度黏合剂的方法。经过高飞的研究,采用膨胀螺钉激

6、振和耦合剂连接仪器最为合适。本文在其研究基础上继续研究,对于在役完整高承台桥基,对比分析墩柱侧面离桩顶不同距离竖向激振,承台和桩顶连接处斜向激振,桩顶0.5~1m内侧面竖向激振,研究波形特征,并分析接收点位置在何处合理。提出一套考虑了承台、墩柱、上部结构的合理桩基激振和接收图3简支梁全桥模型图方案。桥梁和桩周土材料特性见表1。表1桥梁与桩周土材料特性表2基本理论弹性模量密度分层泊松比E/Pa-3ρ/(kg·m)本文采用的检测基础理论为一维杆波动理论。当波在桥梁2.7e100.22500桩周土层11e80.32000桩周土层2

7、4e80.32400作者简介:庹力(1991-),男,四川成都人,硕士研究生,工程师,主要研究方向：深基坑支护与稳定性。·170·第42卷第1期Vol.42，No.12016年2月SichuanBuildingMaterialsFebruary，2016过对墩柱靠承台侧、中间段、靠横梁侧三处竖向激振模拟,并分别读取与其成90°夹角的左右侧、对侧、同侧的上下侧节点速度曲线。各自的速度曲线如图7~16。发现如下特征:①所有波形在首波后有剧烈的波形震荡,这是由于上部结构和下方的承台以及三维效应引起的波面反射和多次反射;②中间段波形

8、较好,这是由于上行至上部结构的波由于多次的反射和透射,波量耗损所致;③几乎在同一个时间点都有了桩底反射,但反射幅不同;④三个部位进行图4激振脉冲图图5桩端自由完整桩桩顶速度曲激振,与激振位置成90°的节点速度曲线,首波前都有反向干扰波容易引起误判,波形前段震荡较激烈。固不易作为接收点位置;