淺談高低應變檢測在港口工程樁基中的綜合應用論文
樁基工程是一個工程術語。灌注樁的施工分為成孔和成樁兩部分,因而對樁基的檢測便可分為成孔質量檢測和成樁質量檢測兩大部分。其中成孔是灌注樁施工中的第—個環節。成孔作業由於是在地下、水下完成,質量控制難度大,複雜的地質條件或施工中的失誤都有可能產生塌孔、縮徑、樁孔偏斜、沉渣過厚等問題。成樁質量檢測又可分為承載力檢測和對完整性檢測。以下是小編今天為大家精心準備的:淺談高低應變檢測在港口工程樁基中的綜合應用相關論文。內容僅供參考,歡迎閱讀!
淺談高低應變檢測在港口工程樁基中的綜合應用全文如下:
江浙地區的碼頭常採用高樁碼頭,而其核心是樁基礎。樁基常採用預製混凝土樁和鋼管樁,預製混凝土樁在沉樁過程中經常出現樁身完整性缺陷。
目前規範中常用的檢測方法有高應變檢測和低應變檢測。對於易出現完整性缺陷的混凝土預製樁,可以在沉樁過程中進行高應變檢測,沉樁完成後可以用低應變檢測進行校核。兩種方法綜合分析,對基樁完整性的判定會更加的合理。
1 高應變檢測完整性
高應變法基本原理是應力波在樁身中的傳播滿足一維波動理論。在樁頂作用一瞬態的豎向作用力,使樁身產生一明顯的加速度和土阻力效應,由此產生的慣性力對樁身的應力和變形產生顯著影響。通過在樁頂附近截面安裝力和加速度感測器,量測出樁土體系在動荷載作用下的動力響應,這些響應訊號包含著豐富的樁身阻抗和土阻力變化資訊,用波動力學理論分析研究應力波沿樁土體系的傳遞與反射現象,從而可以判斷出樁身完整性和單樁極限承載力。
高應變動測樁身結構完整性是用完整性係數β 表
示。β 定義為下上兩個截面的波阻抗Z2、Z1 之比。計算公式見式
*** 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——樁身完整性係數;
F*** t1*** 、F*** t2*** ——t1、t2時刻測點處實測的錘擊力*** kN*** ;
V*** t1*** 、V*** t2*** ——t1、t2時刻測點處實測的速度*** m/s*** ;
tx——缺陷反射峰所對應的時刻*** ms*** ;
F*** tx*** 、V*** tx*** ——缺陷反射峰對應時刻測點處實測的力*** kN*** 、速度*** m/s*** ;
△R——缺陷以上部位土阻力的估計值,等於缺陷反射七點的錘擊力減去速度與樁身截面力學阻抗的乘積;
Z——缺樁身截面力學阻抗*** kN·s /m*** 。
樁身缺陷斷面位置可按式*** 2*** 計算:
X = c*** tx - t*** /2 *** 2***
式中X———計算點與測點間的距離*** m*** ;
C——樁身應力波波速*** m/s*** ;
tx——缺陷反射峰所對應的時刻*** ms*** ;
t1——速度第一峰所對應的時刻*** ms*** 。
樁身完整性評價標準。
β = 1. 0: 完整樁;
0. 8≤β < 1. 0: 基本完整樁;
0. 6≤β < 0. 8: 明顯缺陷樁;
β < 0. 6: 嚴重缺陷樁或斷樁。
2 低應變檢測完整性
低應變動力測樁的基本原理是採用動力激振使樁引起彈性振動。低應變反射波法應用最廣,反射波法是建立在波動理論基礎上,將樁假設為一維彈性連續杆,在樁頂部進行豎向激振產生彈性波,彈性波沿著樁身向下傳播,當樁身存在明顯差異的介面*** 如樁底、斷樁和嚴重離析等*** 或樁身截面積變化*** 如縮徑或擴徑*** 部位,波阻抗將發生變化,產生反射波,經接受放大、濾波和資料處理,可以識別來自樁身不同部位的反射資訊。利用波在樁體內傳播時縱波波速、樁長與反射時間之間的對應關係,通過對反射資訊的分析計算,判斷樁身混凝土的完整性及根據平均波速校核樁的實際長度,判定樁身缺陷程度及位置。樁身缺陷位置斷面可按式*** 3*** 計算:
X = Cm . t'x /2 *** 3***
式中X——計算點與測點間的距離*** m*** ;
Cm——同一場地內多根已測合格樁樁身的應力波平均波速*** m/s*** ;
tx——缺陷部位反射波到達時間*** ms*** ,可由時域波形圖上讀取。
樁身完整性評價標準。
Ⅰ: 檢測波形無異常反射、波速正常,樁身完好,屬完整樁;
Ⅱ: 檢測波形有小畸變,波速基本正常、樁身有輕微缺陷、對樁的使用沒有影響,屬基本完整樁;
Ⅲ: 檢測波形出現異常反射、波速偏低、樁身有明顯缺陷、對樁的使用有一定影響,屬明顯缺陷樁;
Ⅳ: 檢測波形嚴重畸變、樁身有嚴重缺陷或斷樁,屬嚴重缺陷樁或斷樁。
3 工程概況
3. 1 工程基本資料
本碼頭工程採用高樁樑板式結構,碼頭樁基選用Φ1200mm 的預應力混凝土大管樁,引橋除在大堤處採用Φ1200mm 鑽孔灌注樁外,其餘採用Φ1000mmPHC 管樁。
由於本場地上部為淤泥及軟塑粘土,深層分佈有⑤1 - 1層粗砂,⑤2和⑥層均為粘土,PHC 管樁施工過程中須穿越⑤1 - 1層粗砂。
3. 2 沉樁及測試裝置
本次沉樁採用DELMAGD100 柴油錘,油門Ⅱ ~ Ⅲ檔。高應變檢測採用PAK 型打樁分析儀系統,低應變檢測採用PIT 樁身完整性檢測儀。
3. 3 檢測樁引數
本次檢測的試驗樁樁號為3 - F,Φ1000PHC 樁,型號為AB 型,壁厚為130mm,長度為56m; 共兩節,每節長28m。
樁身混凝土強度為C80,軸心抗拉強度的標準值為3. 11MPa,混凝土有效預壓應力為6. 00MPa。
4 檢測結果
4. 1 高應變檢測
3 - F 樁初打高應變實測曲線及CASE 法分析。
本試驗PHC 樁長56m,共兩節。計算得到,在樁頂以下28m處速度峰值在上,力的峰值在下,表明此處的阻抗減小,存在明顯缺陷。此處正好是兩個管節的接頭處。
由高應變計算得到的完整性係數β 值為0. 66,此樁為明顯缺陷樁。
4. 2 低應變檢測
3 - F 樁低應變實測波形得到,在樁頂以下28m 處,檢測波形出現異常反射,為同向
起跳,樁身有明顯缺陷。此樁為Ⅲ類樁。
4. 3 結果分析
高應變和低應變的波形均反映,在樁頂以下28m 處,即上下管節接頭處存在明顯缺陷。
樁身抗壓強度標準值為50. 2MPa,大於樁身實測最大壓應力; 樁身有效預壓應力與軸心抗拉強度標準值之和為9. 11MPa,小於樁身實測的最大拉應力12. 2MPa。
在沉樁過程中,當樁尖穿過硬土層,進入軟土層時,在樁身會產生較大的拉應力。本場地⑤1 - 1層為粗砂,下部塗層為軟土層,結合本試驗樁的沉樁記錄分析,本次錘擊恰好穿過⑤1 - 1層。綜合分析,3- F 樁上下管節接頭處的缺陷,是由於沉樁過程中,樁身拉應力過大引起的。
5 結語
*** 1*** 高應變和低應變檢測樁身缺陷的位置和樁身完整性狀況基本一致,可以採用兩種方法綜合判定同一根樁的完整性,尤其是對沉樁過程中出現異常情況的基樁。
*** 2*** 沉樁過程中,當穿過硬土層,進入軟土層時,樁身會出現較大的拉應力,容易引起樁身缺陷。應當採用較低的檔位來進行錘擊,以減小樁身的壓應力和拉應力。