赵竹占 PDNl]?
(浙江省地球物理技术应用研究所杭州 310015) J9^NHU
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摘 要:本文综合各类型工程桩低应变反射波的时程曲线解析,并讨论和总结其各类缺陷的应力波的传播特征。 Cf%
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关键词:时程曲线,扩径,缩径,离析,断裂 YT\`R
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一.前言 ohx[_}xN
灌注桩是建筑物的常用基桩形式,它将上部结构的荷载传递到地基土层或岩层之中。因此桩基的施工质量以及评价桩身完整性的检测工作就显得尤为重要。 /*0t_
多年来,对桩身完整性的检测,较为快速有效的方法是低应变反射波法。因此目前几乎所有的动测规范均将此方法列为检测桩身完整性的首选方法。本文综合了各类工程桩低应变完整性检测的典型曲线加以解析。 7^L
二.方法原理 |[\;.gT K
反射波法是以应力波在桩身中的传播特征为理论基础,当应力波在假定的一维均质杆件(桩)中传播时,其纵向的振动微分方程为: N /4E
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⑴ 2+1ybOwb
其中 为纵波在杆件中的传播速度,需要说明的是应力波在传波过程中由于桩身截面 XT7m3M
的非杆性体特性,因而将会引起三维效应和横向惯性效应,给动测资料带来一定的不单一性。 D"7}&Ry:
图1所示,在桩顶激振后,由于质点的振动引起应力波往下传播, 55S s%$k@
当遇到阻抗(RA)界面时,将产生反射和透射,根据界面连续条件和 qZ1'uln=C-
牛顿第三定律,界面上两侧的质点速度,应力均应相等。 x#1Fi$.
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由波阵面动量守恒条件: i]8O?Ab>?
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反射系数 dlu*s(O"
透射系数 wJp<ZL
⑴ 当桩底为支承桩,胶结良好,波阻抗近似不变时, 则 时,由⑷,⑸可知 应力波为全透射,无反射信号,一般看不到桩底反射。但先决条件是激振的能量充分影响到桩底情况下。 hnj\|6L
⑵ 当界面上从高阻抗进入低阻抗时( ),如磨擦桩的桩底、断裂、离析、缩径等缺陷。 u]p21)m$x
,则 , , 由⑷式可知 与 异号,下行的压缩波,上行的拉力波,由⑸式可知 与 符号一致,反射波与入射波同相。 -3K h
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当桩底存在沉渣或桩身完全断裂情况下, 则 ,此时由⑷,⑸式可得出 则桩底处于应力为零,速度加倍。 w~lH2U'k}
⑶ 当界面上从低阻抗进入高阻抗时 ,如扩径桩或嵌入高阻抗的嵌岩桩,此时由于 则 ,由⑷,⑸式可知 与 同号,反射应力同入射的压缩波,而 与 相反,反射波与入射波同相。 `7"="T~ *
三.曲线解析 q lc@$
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㈠ 完整桩
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一般完整桩在时程曲线上的反应:对于摩擦桩和嵌岩桩表现有三种情况:桩底反射与初始入射波同相;桩底反射不明显,以及桩底反射与初始入射波先反相后同相。如图所示: i|:!I)(lh
图2:该状为径0.37m,桩长8m的振动沉管桩,设计砼强度等级C25,设计承载力为600KN,经测试后桩底反射明显,Vp值为3400m/s,经静荷载试验加载1216KN时,桩累计沉降量为7.63mm,卸载后桩顶回弹量为2.74mm,桩的残佘沉降为4.62mm,属完整桩。 e3I""D{)[=
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图2 完整桩波形图 DiFLat]X
图3:该桩为桩径1.0 m,桩长30.3m钻孔桩,桩身完整,波速在3700m/s,砼设计强度C30,在8m以前曲线下降,为粉砂土较好地层反应,桩底反射与入射同相,桩底反射明显. \!u<)kkyT
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图3 完整桩波形图 fdl.3~.C
图4:该桩为桥梁桩,钢筋笼到底,32#桩桩身完整,33#桩2.5m处局部扩径,5m处局部扩径;29#桩1-3m处扩径,3.5m处回缩至正常桩径,三桩桩底反射明显。 uwe#&