浅谈高低应变检测在港口工程桩基中的综合应用论文

时间：2021-06-11 08:22:20 论文范文我要投稿

　　江浙地区的码头常采用高桩码头，而其核心是桩基础。桩基常采用预制混凝土桩和钢管桩，预制混凝土桩在沉桩过程中经常出现桩身完整性缺陷。

浅谈高低应变检测在港口工程桩基中的综合应用论文

　　目前规范中常用的检测方法有高应变检测和低应变检测。对于易出现完整性缺陷的混凝土预制桩，可以在沉桩过程中进行高应变检测，沉桩完成后可以用低应变检测进行校核。两种方法综合分析，对基桩完整性的判定会更加的合理。

　　1 高应变检测完整性

　　高应变法基本原理是应力波在桩身中的传播满足一维波动理论。在桩顶作用一瞬态的竖向作用力，使桩身产生一明显的加速度和土阻力效应，由此产生的惯性力对桩身的应力和变形产生显著影响。通过在桩顶附近截面安装力和加速度传感器，量测出桩土体系在动荷载作用下的动力响应，这些响应信号包含着丰富的桩身阻抗和土阻力变化信息，用波动力学理论分析研究应力波沿桩土体系的传递与反射现象，从而可以判断出桩身完整性和单桩极限承载力。

　　高应变动测桩身结构完整性是用完整性系数β 表

　　示。β 定义为下上两个截面的波阻抗Z2、Z1 之比。计算公式见式

　　( 1):

　　β = Z2/Z1 =([F( t1) + Z. V( t1) ]- 2ΔR +[ F( tx) + Z. V( tx) ])/([F( t1) + Z. V( t1 ) ]-[ F( tx) + Z. V( tx) ])( 1)

　　式中: β——桩身完整性系数;

　　F( t1) 、F( t2) ——t1、t2时刻测点处实测的锤击力( kN) ;

　　V( t1) 、V( t2) ——t1、t2时刻测点处实测的速度( m/s) ;

　　tx——缺陷反射峰所对应的时刻( ms) ;

　　F( tx) 、V( tx) ——缺陷反射峰对应时刻测点处实测的力( kN) 、速度( m/s) ;

　　△R——缺陷以上部位土阻力的估计值，等于缺陷反射七点的锤击力减去速度与桩身截面力学阻抗的乘积;

　　Z——缺桩身截面力学阻抗( kN·s /m) 。

　　桩身缺陷断面位置可按式( 2) 计算:

　　X = c( tx - t) /2 ( 2)

　　式中X———计算点与测点间的距离( m) ;

　　C——桩身应力波波速( m/s) ;

　　tx——缺陷反射峰所对应的时刻( ms) ;

　　t1——速度第一峰所对应的时刻( ms) 。

　　桩身完整性评价标准。

　　β = 1. 0: 完整桩;

　　0. 8≤β < 1. 0: 基本完整桩;

　　0. 6≤β < 0. 8: 明显缺陷桩;

　　β < 0. 6: 严重缺陷桩或断桩。

　　2 低应变检测完整性

　　低应变动力测桩的基本原理是采用动力激振使桩引起弹性振动。低应变反射波法应用最广，反射波法是建立在波动理论基础上，将桩假设为一维弹性连续杆，在桩顶部进行竖向激振产生弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显差异的界面( 如桩底、断桩和严重离析等) 或桩身截面积变化( 如缩径或扩径) 部位，波阻抗将发生变化，产生反射波，经接受放大、滤波和数据处理，可以识别来自桩身不同部位的反射信息。利用波在桩体内传播时纵波波速、桩长与反射时间之间的对应关系，通过对反射信息的分析计算，判断桩身混凝土的完整性及根据平均波速校核桩的实际长度，判定桩身缺陷程度及位置。桩身缺陷位置断面可按式( 3) 计算:

　　X = Cm . t'x /2 ( 3)

　　式中X——计算点与测点间的距离( m) ;

　　Cm——同一场地内多根已测合格桩桩身的应力波平均波速( m/s) ;

　　tx——缺陷部位反射波到达时间( ms) ，可由时域波形图上读取。

　　桩身完整性评价标准。

　　Ⅰ: 检测波形无异常反射、波速正常，桩身完好，属完整桩;

　　Ⅱ: 检测波形有小畸变，波速基本正常、桩身有轻微缺陷、对桩的使用没有影响，属基本完整桩;

　　Ⅲ: 检测波形出现异常反射、波速偏低、桩身有明显缺陷、对桩的使用有一定影响，属明显缺陷桩;

　　Ⅳ: 检测波形严重畸变、桩身有严重缺陷或断桩，属严重缺陷桩或断桩。

　　3 工程概况

　　3. 1 工程基本资料

　　本码头工程采用高桩梁板式结构，码头桩基选用Φ1200mm 的预应力混凝土大管桩，引桥除在大堤处采用Φ1200mm 钻孔灌注桩外，其余采用Φ1000mmPHC 管桩。