基桩无损检测培训低应变检测.pdf
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1、SINOROCK TECHNOLOGY夕侪岩科技科技探索未来基桩无损检测培训 低应变检测武汉中岩科技有限公司Y 武汉中科智创岩土技术有限公司 中国科学院武汉岩土力学研究所 湖北武汉无损检测学会SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来低应变检测目录第一章 桩的基本知识第二章 检测原理第三章 检测系统第四章 现场检测技术第五章 低应变的局限性第六章 实测曲线汇编科技探索未来第一章桩的基本知识SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技第一章桩的基本知识第一节桩的基本概念第二节桩的分类第三节桩中可能出现的问题第四节基桩检测技术介绍第五节新型基桩介绍SINOROCK TECHN
2、OLOGY夕侪岩科技科技探索未来第一章桩的知识 桩的基本概念第一节桩的基本概念桩基是一种既古老又常见的基础形式。基桩的定义:垂直或微倾埋置于土中的受力杆件。基桩的作用:是将上部结构荷载传递到土的深部较 坚硬、压缩性小的土层或岩层。包含了三个要素:设置方向包围介质结构特性SINOROCK TECHNOLOGY夕侪岩科技科技探索未来第一章桩的基本知识 桩的基本概念桩基的术语:桩基础单桩基础群桩基础 基桩复合桩基复合基桩 桩身完整性 桩身缺陷SINOROCK TECHNOLOGY夕侪岩科技科技探索未来第一章桩的基本知W 桩的分类第二节桩的分类1、按桩的成桩方法分类打入桩 y静压桩/灌注桩SINORO
3、CK TECHNOLOGY夕侪岩科技科技探索未来第一章桩的基本知W 桩的分类2、按桩的使用功能分类竖向抗压桩竖向抗拔桩 一水平受荷桩/复合受荷桩SINOROCK TECHNOLOGY夕侪岩科技科技探索未来第一章桩的基本知W 桩的分类3、按桩的荷载传递机理分类摩擦桩 端承摩擦桩摩擦端承桩端承桩SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第一章桩的基本知识 桩的分类4、按桩的直径大小分类建筑基桩检 测技术规范 的要求公路工程基桩动测技术规 程的要求灌注桩预制桩大直径桩桩径D三800mm的 桩桩径 D1000mm 的桩边长 d 6 00mm 的桩中等直径桩桩径250mm D 800m
4、 m 的桩小直径桩桩径D三250mm、长细比L/D较大的桩桩径 DS1000mm的桩边长d S6 00mm的桩SINOROCK TECHNOLOGY夕侪岩科技科技探索未来第一章桩的基本知W 桩的分类5、按桩身材料分类木桩混凝土桩钢桩组合材料桩SINOROCK TECHNOLOGY夕侪岩科技科技探索未来第一章桩的基本知W 桩的分类6、按成桩方法对土层影响分类挤土桩 部分挤土桩非挤土桩SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第一章桩的基本知识桩中可能出现的问题第三节桩中可能出现的问题1、沉管灌注桩可能出现的问题锤击或振动沉管过程易把刚初凝的邻桩振断,尤其在软 硬交界的土层中最易
5、发生断桩在地层存在有承压水的砂层,由于动水压力的作用,沿 桩身至桩顶出现冒水现象,凡冒水桩一般都形成断桩若桩距较小时,沉管过程会在邻桩桩身产生一定的竖向 拉力,使得刚初凝的混凝土拉裂。断桩或裂缝SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第一章桩的基本知识桩中可能出现的问题1、沉管灌注桩可能出现的问题拔管速度过快,在淤泥层中易产生缩径因振动沉管活瓣张开不灵活,宜引起断桩或混凝土密实 度差预制混凝土质量差,沉管过程被击碎而塞入桩管内,当 拔管至一定高度后,桩尖下落而被孔壁卡住,形成桩身 的桩身的下段无混凝土,即俗称的吊脚桩SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未
6、来第一章桩的基本知识桩中可能出现的问题2、冲、钻孔灌注桩可能出现的问题配制护壁泥浆相对密度不合适,造成塌孔,形成断桩 或夹泥浇灌混凝土不连续,造成断桩、夹泥或桩身混凝土离 析清孔不干净或孔底泥浆质量控制不好,桩底沉渣水下浇灌混凝土时,混凝土坍落度不合适,造成桩身 混凝土离析导管漏水或拔管过快,造成断桩SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第一章桩的基本知识桩中可能出现的问题3、人工挖孔桩可能出现的问题桩身混凝土离析,混凝土强度达不到设计要求桩端持力层未达到设计要求桩底附近混凝土胶结差桩底沉渣SINOROCK TECHNOLOGY夕侪岩科技科技探索未来第一章桩的基本知W桩中
7、可能出现的问题4、预制桩可能出现的问题桩身断裂或桩顶破碎脱焊或焊接不牢环状裂缝SINOROCK TECHNOLOGY岩科技科技探索未来第一章桩的基本知识 桩中可能出现的问题蜂窝 疏松 夹泥 缩径裂纹弯曲 浮浆 沉渣 SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索 未来第一章桩的基本知识科技探索未来第一章桩的基本知识SINOROCK TECHNOLOGY,中岩科技桩中可能出现的问题科技探索未来第一章桩的基本知识SINOROCK TECHNOLOGY,中岩科技桩中可能出现的问题SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第一章桩的基本知识基桩检测技术介绍第四节基桩检测技术
8、介绍1、基桩检测的目的及意义对基桩桩身质量进行检测,查清桩身缺陷及位置,对影响基桩承载力和寿命的桩身进行必要的补救,同时达到对桩身质量普查的目的对基桩承载力进行检测,达到判定与评价基桩承 载力是否符合设计要求基桩检测主要在桩基础施工前和施工后进行,是 桩基础设计和施工质量验收中的重要组成部分SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第一章桩的基本知识基桩检测技术介绍2、基桩检测方法分类检测目的检测方法次级检测性质单桩承载力静载试验一级直接局应变法动力试验二级间接单桩完整性直视法(如开挖,钻孔取芯等)一级直接声波透射法二级间接低反变反射波法三级间接说明次级方法检定桩存在缺陷的疑
9、问时,应由高一级以 上方法来确认或证实以上检测方法,除直接法(静载、钻芯、开挖)可以直 接判断外,其他的间接法需结合岩土工程地质勘查、桩 基设计、桩基施工技术等综合判断SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第一章桩的基本知识基桩检测技术介绍3、高低应变的区分高低应变都属于动力检测方法。项目高应变低应变锤重几十几百千牛几牛几百牛位移几几十毫米位移比图应变低2-3个数量级桩身应变通常在0.1%01.0%。范围内一般小于0.01%。桩土状态桩周土全部或大部分产生塑性变 形,直观表示为桩出现贯入度桩土体系处于初始弹性状态功能判定单桩竖向抗压承载力不口桩身完 整性判定桩身完整性特点
10、检测工作较复杂,包括清理桩头,安置传感器,架设锤击设备,检测 费用较高检测工作较简单,只是清理 桩头一项,检测费用较低检测时间桩身混凝土强度达到设计要求,满 足休止期的要求混凝土强度达到设计强度的 70%,约14d左右SINOROCK TECHNOLOGY夕侪岩科技科技探索未来第一章桩的知识 新型基桩介绍第五节新型基桩介绍1、PCC桩:类似于预应力管桩SINOROCK TECHNOLOGY依相岩科技科技探索未来第一章2、楔形桩:楔形桩桩的基本知识 新型基桩介绍SINOROCK TECHNOLOGY夕侪岩科技科技探索未来第一章桩的基本知识 新型基桩介绍3、X型、Y型桩:SINOROCK TECH
11、NOLOGY科技探索未来第一章桩的基本知识新型基桩介绍fi_usnneSINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第二章检测原理目录第二章检测原理第一节应力波基本概念 第二节应力波的传播 第三节低应变的重要规律 第四节低应变的检测原理 第五节低应变的适用范围科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技第一节应力波基本概念机械振动的概念:是指物体(质点)或系统在平衡位置附近以某种方式进 行的往复运动。质点速度是指单位时间里质点在其平 衡点附近运动时的位移变化量;或:质点在其平衡点 附近往复运动的速度。一般只有几m/s。波动的概念:应力波
12、是机械振动在连续介质中的传播过程。应力波波 速是指单位时间内一定的振动所传播的距离;或:应 力波沿桩身传播的运动速度。一般会达到几千m/s。科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技应力波的产生:扰动变形的传播应力波的特性:应力波具有反射、透射、散射、叠加、弥散(衰减)等特性。(1)反射、透射(折射)(2)波的叠加原理:SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第二章检测原理 应力波基本概念波阻抗:定义为:桩身截面所受内力增量与质点运动速度增量之比。Z=p cAp:密度;c:应力波速;A:杆件横截面积。波阻抗Z仅与材料本身有关,大
13、小由材料本身性质所决定。机械振动和波动的关系一维线弹性杆件:d 1C1AZ2=2C 2 An=2c2A21C1AVi:入射波Vr:反射波Vt:透射波科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技反射系数F=?T 2透射系数T=pxCAAYSINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第二章检测原理应力波的传播第二节应力波的传播用手锤或力棒 产生输入应力 波加速度传感器用来测响应科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念SINOROCK TECHNOLOGY,中岩科技SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第二章检测原理应
14、力波基本概念1、应力波在杆端处于自由情况下的传播LZi7 2(Z1 PZ2)1-(Z1+Z2)v净杆端处于自由端时少2=0;可得Vi=2Vo(同相)Z2Vn=2(Z1 Z2)n(Z1+Z 2)n VO杆端为自由端的多次反 射,幅值不发生变化 Vn=2Vo(同相)SINOROCK TECHNOLOGY力祥岩科技科技探索未来第三章检测原理应力波基本概念V杆端自由SINOROCK TECHNOLOGY科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念端射入波相 杆反与射同SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第二章检测原理 应力波基本概念结论:当杆端处于自由端时,杆端一次、二次乃至多次反
15、射波速度信号幅值为入 射波速度信号幅值的2倍,并且相位是同 相的SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念2、应力波在杆端处于固定情况下的传播Zim/sViv 2(Zi DZz)1-(Z1+Z2)寸杆端处于固定端时 力9d;可得Vi=-2VoZ2=GOvn=2(Z1+Z 2)当杆端处于固定端时,杆端 反射的多次反射幅值不变 Vn=2Vo,但相位会与反射的 次数相关SINOROCK TECHNOLOGY力祥岩科技科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念反射波与入 射波反相LV一tI8TB V杆端固定SINOROCK TECHNOLOGY科技探索未来第
16、二章检测原理应力波基本概念科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技结论:当杆端处于固定端时,杆端一次反射 波速度信号幅值为入射波速度信号幅值的 2倍,相位是反相的;杆端的二次乃至多 次反触波速度信号幅值为入射波速度信号 幅值随3倍,相位与反射次数有关,奇数 次反射波速度信号相位与入射波速度信号 相位反相,偶数次反射波速度信号相位与 入射波速度信号相位同相SINOROCK TECHNOLOGY中岩科技科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念3、应力波在波阻抗减小杆件中的传播m/s 八V3V2VoZ24Z1Z2(Z1+Z 2)2(Z1+Z2)2(Z1
17、 Z2)n-己n-V0(Z1+Z 2)-亍 t当杆件发生波阻抗减小时,得Vo到反射波幅值比2倍的入射波 幅值要小的同相反射波当杆件发生波阻抗减小时,多次反射波幅值会逐次减 小,但相位不发生变化当杆件发生波阻抗减小时,杆 瑞典自由端的杆端反射会有减 小,而减小的幅度与波阻抗变 化相对大小有关SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念4、应力波在波阻抗增大杆件中的传播_ m/s 八(Z1+Z2)当杆件发生波阻抗增大时,V。得到反射波幅值比入射波要 小的反相反射波Z22(Z 1 Z 2)nVn=n Vo(Z 1+Z 2)4ZiZ2V3=-2Vo(Z 1+
18、Z 2)当杆件发生波阻抗增大时,多次反射波幅值会逐次减 小,相位会随反射的次数变 化当杆件发生波阻抗增大时,杆 端为自由端的杆端反射会有减 小,而减小的幅度与波阻抗变 化相对大小有关SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第二章检测原理 应力波基本概念5、应力波反射波法用于基桩完整性检测的基本假设桩自身:一维、连续、均质、线弹性没有考虑桩周土的影响没有考虑桩土耦合面的影响SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念6、应力波在桩中的传播振 源:点振源传播介质:一维线弹性杆件传 播:应力波在一维线弹性杆件中竖直方向的传播SINORO
19、CK TECHNOLOGY科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念反射波与入射渤懑薄S渤嘉,应力波在波阻抗减小桩中的传击?桩底SINOROCK TECHNOLOGY科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念波阻抗增 大处反射 与入射波应力波在波阻抗减小桩中的传书?桩底抗处与波 耳卜寸寸3-/W?波减反入SINOROCK TECHNOLOGY科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念桩底阻增处射入波相 波抗大反与射反?SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第三章检测原理应力波基本概念应力波在浓阻摘大桩中的传播谛 潮超J T八L扩径反 射与入 射波反-31、桩底缩径反 射与入 射
20、波同 相?*SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第二章检测原理应力波基本概念7、低癌变的整桩韦珀波速及缺陷位置的计算.11 _II_LL2c=2L/(T4-T1)扩径位置L1:T-T2扩径范围(L2L1)T-T(LLJ=CxaSINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第三章检测原理 低应变的重要规律第三节低应变的重要规律(必须牢记)波阻抗:Z=p c Ap:密度;c:应力波速;A:桩横截面积假设:在基桩中某处存在一个波阻抗变化界 面,界面上部波阻抗Zi=piciAi,下部波 阻抗 Z2=P2c2A2SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探
21、索未来重要规律:第三章检测原理 低应变的重要规律当Z1 k Z2时,缺陷,无反射。表示桩身截面均匀,无当Z1 Z2时,表示在桩身相应位置存在 波阻抗减小(如:截面缩小或硅质量较差 等缺陷),反射波速度信号与入射波速度 信号相位一致。当Z1 Z2时,表示在桩身相应位置存在波阻 抗减小(如:截面缩小或碎质量较差等缺射波速度信号与入射波速度信号相位SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第二章检测原理 低应变的重要规律当Z1 一O o o O 11 i_B(S/U1E)、=0,2,=47150 MPa.P=2550kg/m Z,=13m 20图8.28圆柱体顶面不同半径上的速度曲
22、线 图8.29管桩顶面管壁不同夹角处的速度曲线考虑三维尺度效应带来的面波和横波的影 响,经研究发现2/3R处和管桩的90度与锤击 点的夹角处为最佳位置。SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第四章现场检迎技术传感器的安装传感器的安装对现场信号的采集影响较大,理论上传感器越轻、越贴近桩面、与桩面之 间接触刚度越大,传递特性越好,测试信号也 越接近桩面的质点振动。传感器与桩头的粘合,要求越紧越好判断方法:传感器是否安装好,可用手指轻 弹传感器侧面,若传感器纹丝不动则说明已经 安装好SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第四章现场检迎技术传感器的安装耦合剂
23、通常采用的耦合剂:粘性好的黄油或凡士林:经济实用;现场最 好采用黄油,测试效果较好粘性好弹性差的橡皮泥:实测曲线容易产生 震荡口香糖:加工后使用石膏:它的耦合效果好;一般用于试验SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第四章现场检测技术传感器的安装耦合剂的选择和粘结:粘结剂为黄油 粘结剂为国产一般橡皮泥SINOROCK TECHNOLOGY夕饰岩科技科技探索未来第四章现场检迎技术传感器的安装SINOROCK TECHNOLOGY夕侪岩科技第四章现场检测技术传感器的安装科技探索未来黄油牙膏橡皮泥SINOROCK TECHNOLOGY中岩科技科技探索未来第四章现场检迎技术 传感
24、器的安装SINOROCK TECHNOLOGY夕侪岩科技科技探索未来第四章现场检测技术 传感器的安装)I 1 1 I I I I I I I I t0 5 10 15 20rJ八户-、-“m(m/s):1.24E-03Exp:1+5传感器未通过藕合剂与桩头粘接测试的曲线传感器通过藕合剂与桩头粘接测试的曲线SINOROCK TECHNOLOGY科技探索未来第四章现场检测技术,中岩科技激振点及锤击振源四、*建筑基桩检测技术规范 公路工程基桩动测技术规的要求 程的要求1、激振方向应沿桩轴线方向2、激振点位置应避开钢筋笼的主筋影 响3、瞬态激振应通过现场敲击试验,选 择合适重量的激振力锤和软硬适宜的锤
25、垫,宜用宽脉冲获取桩底或桩身下 部缺陷反射信号,宜用窄脉冲获取桩身上部缺陷反射信号4、实心桩的激振点位置应选择在桩中 心,空心桩的激振点与测量传感器安 装位置宜在同一水平面上,且与桩中 心连线形成的夹角宜为90。,激振点位置宜为桩壁厚的1/2处1、混凝土灌注桩、混凝土预制桩的激 振点宜在桩顶中心部位;预应力混凝 土管桩的激振点和传感器安装点与桩中心连线的夹角不应小于452、激振锤和激振参数宜通过现场对比 试验选定。短桩或浅部缺陷桩的检测 宜采用轻锤短脉冲激振;长桩、大直 径桩或深部缺陷桩的检测宜采用重锤 宽脉冲激振,也可采用不同的锤垫来调整激振脉冲宽度3、采用力棒激振时,应自由下落;采 用力锤
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