基桩低应变检测

第4章基桩低应变检测2013年吉林省地基基础工程质量检测培训潘殿琦教授2013年8月主要内容4.1概述4.2基本理论和原理4.3仪器设备4.4测试技术4.5现场检测方法4.6数据处理4.7报告编写4.8工程实例分析一、低应变法4.1概述采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩身完整性进行判定的检测方法。二、方法适用范围检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。三、反射波法4.1概述低应变法等国内外普遍采用的瞬态冲击方法，通过实测桩顶加速度或速度响应时域曲线，基于一维波动理论分析来判定基桩的完整性，称之为反射波法（或瞬态时域分析法）一、应力波4.2基本理论和原理当介质的某个地方突然受到一种扰动，这种扰动产生的变形会沿着介质由近及远传播开去，这种扰动传播的现象称为应力波。波阻抗是桩横截面积、材料密度和弹性模量的函数/ZEAccAρ：密度；c：应力波速；A：桩横截面积；E：桩的弹性模量;一维直杆：dL的杆件二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理手锤锤击桩端面。（1）振源桩L远大于桩径D。一维直杆（2）传播介质：应力波以锤击点为中心半球向外传播，当应力波传播至桩身一定距离S后（一般S1D-2D），波振面才近似为平面。此时手锤锤击桩端认为是应力波在一维杆件中竖直方向传播。（3）传播：二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理（4）一维杆应力波波动方程022222xuctu0EC二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理（5）应力波在自由端完整桩中的传播二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理（5）应力波在自由端完整桩中的传播TV入射波与反射波同相二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理（5）应力波在自由端完整桩中的传播桩在自由端桩底反射，与入射波同相二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理（6）应力波在固定端完整桩中的传播二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理（6）应力波在固定端完整桩中的传播入射波与反射波反相二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理（6）应力波在固定端完整桩中的传播TVL桩嵌岩桩底反射，与入射波反相二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理（7）应力波在波阻抗减小桩中的传播二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理（7）应力波在波阻抗减小桩中的传播TVL桩截面减小入射波与反射波同相桩底反射二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理（7）应力波在波阻抗减小桩中的传播TVL桩缩径缩径反射，与入射波同相扩径反射，与入射波反相桩底反射二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理（8）应力波在波阻抗增大桩中的传播二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理（8）应力波在波阻抗增大桩中的传播TVL桩截面增大并嵌岩扩径反射，与入射波反相桩底反射，与入射波反相二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理（8）应力波在波阻抗增大桩中的传播TVL桩扩径扩径反射，与入射波反相缩径反射，与入射波同相桩底反射，与入射波同相三、检测原理4.2基本理论和原理（1）检测原理利用应力波在桩中传播时，当桩身的波阻抗发生变化会产生反射的原理，通过分析反射波的幅值、相位、到达时间，得出桩缺陷的大小、性质、位置等信息，最终对桩基的完整性给予评价三、检测原理4.2基本理论和原理（2）引起反射波的原因截面发生变化桩底夹泥混凝土质量变化离析土层变化三、检测原理4.2基本理论和原理（3）低应变所能检测到的现象三、检测原理4.2基本理论和原理（4）低应变不能检测到的现象四、低应变检测的优点4.2基本理论和原理（1）快速检测方法（50-200根/日）（2）准备简便（3）操作简单（4）经验丰富五、低应变检测的局限4.2基本理论和原理（1）不能提供单桩承载力（2）对小缺陷灵敏度不高（3）无法检测桩底沉渣一、检测系统4.3仪器设备测量部分激振设备计算部分信号采集分析仪一、检测系统4.3仪器设备一、检测系统4.3仪器设备记录仪采集仪手锤传感器一、检测系统4.3仪器设备FDP204(B)掌上动测仪一、检测系统4.3仪器设备加速度计适调器S/H采保器A/变换器触发器力传感器锤传感器基桩回声法软件二、激振设备4.3仪器设备选择不同材质的锤头或锤垫，以获得低频宽脉冲或高频窄脉冲。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。二、激振设备4.3仪器设备三、测量部分4.3仪器设备电荷放大器加速度传感器滤波器程控指数增益放大器三、测量部分4.3仪器设备（1）传感器传感器宜选用压电式加速度传感器或磁电式速度传感器，频响曲线的有效范围应覆盖整个测试信号的频带范围。1）加速度传感器技术指标电压灵敏度应大于100mV/g电荷灵敏度应大于20PC/g上限频率不应小于5kHz，安装谐振频率不应小于6kHz量程应大于100g三、测量部分4.3仪器设备（1）传感器2）速度传感器技术指标固有谐振频率不应大于30Hz灵敏度应大于200mV/cm·s-1上限频率不应小于1.5kHz，安装谐振频率不应小于1.5kHz三、测量部分4.3仪器设备（2）电荷放大器技术指标测量模式加速度灵敏度调节可调灵敏度增益1~10mV/pC,20dB总频率范围1~200kHz四、采集部分4.3仪器设备模数转换器（A/D)采样保持器（S/H)程控放大器触发器四、采集部分4.3仪器设备（1）采样保持器（S/H）技术指标精度0.01%~0.02%采样频率100kHz（单通道）（2）模数转换器（A/D）技术指标位数12位动态70~120dB幅值精度优于0.02%（0.2dB）四、采集部分4.3仪器设备（3）程控放大器技术指标指数型exi（增益为时间的指数函数）（4）触发器技术指标触发模式信号触发（软或硬）触发延迟超前、滞后线性五、计算部分4.3仪器设备在一般PC机上运行，所配打印机能在信号回放处理时使用。五、计算部分4.3仪器设备主操作界面五、计算部分4.3仪器设备设置界面五、计算部分4.3仪器设备打印高级设置界面五、计算部分4.4测试技术波形处理界面五、计算部分4.4测试技术打印信息预览界面五、计算部分4.3仪器设备打印信息预览界面4.3仪器设备RSM—24FD分体机4.3仪器设备RSM—24FDN一体机一、受检桩规定4.4测试技术（1）当采用低应变或声波透射法检测时，受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa。（2）桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。（3）桩顶面应平整、密实，并与桩轴线基本垂直。二、测试参数规定4.4测试技术（1）时域信号记录的时间段长度应在2L/c时刻后延续不少于5ms；幅频信号分析的频率范围上限不应小于2000Hz。（2）设定桩长应为桩顶测点至桩底的施工桩长，设定桩身截面积应为施工截面积。。（3）桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值初步设定。（4）采样时间间隔或采样频率应根据桩长、桩身波速和频域分辨率合理选择；时域信号采样点数不宜少于1024点。（5）传感器的设定值应按计量检定结果设定。三、测量传感器安装和激振操作规定4.4测试技术（1）传感器安装应与桩顶面垂直；用耦合剂粘结时，应具有足够的粘结强度。（2）实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径处；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°，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。三、测量传感器安装和激振操作规定4.4测试技术（3）激振点与测量传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。（4）激振方向应沿桩轴线方向。（5）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锤垫，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。（6）稳态激振应在每一个设定频率下获得稳定响应信号，并应根据桩径、桩长及桩周土约束情况调整激振力大小四、信号采集和筛选规定4.4测试技术（1）根据桩径大小，桩心对称布置2～4个检测点；每个检测点记录的有效信号数不宜少于3个。（2）检查判断实测信号是否反映桩身完整性特征。（3）不同检测点及多次实测时域信号一致性较差，应分析原因，增加检测点数量。（4）信号不应失真和产生零漂，信号幅值不应超过测量系统的量程。一、检测流程4.5现场检测方法桩头处理仪器连接传感器安装程序设置手锤锤击信号采集与分析结果打印二、桩头处理4.5现场检测方法凿掉浮浆打磨平整桩头干净干燥一、桩头处理4.5现场检测方法SiteDBPile26AThuJan28,2010f:3srV7.43500[m/s]exp:2000.751.52.2533.754.55.2566.757.5[m]SiteDBPile26AAThuFeb04,2010f:3srV7.43500[m/s]exp:1000.751.52.2533.754.55.2566.757.5[m]有浮浆敲除浮浆三、仪器连接4.5现场检测方法分体机交流电源接线三、仪器连接4.5现场检测方法分体机后面板接线三、仪器连接4.5现场检测方法加速度传感器连接三、仪器连接4.5现场检测方法速度传感器连接三、仪器连接4.5现场检测方法基桩动测仪RS-1616K(S)仪器和传感器接线三、仪器连接4.5现场检测方法基桩动测仪RS-1616K(S)三、仪器连接4.5现场检测方法一体机速度传感器连接四、传感器安装4.5现场检测方法传感器耦合橡皮泥耦合黄油耦合口香糖耦合使传感器与桩头粘合在一起，要求越紧越好四、传感器安装4.5现场检测方法传感器放置距桩心2/3~3/4R处且安装位置要求平整尽可能使传感器垂直与桩头平面五、程序设置4.5现场检测方法基桩动测仪RS-1616K(S)常用设置进入主操作界面后，单击按键进入设置界面单击进入设置界面五、程序设置4.5现场检测方法2、采样方式为连续采样；3、设置桩土参数（后有详解）6、参数存盘后自动进入采集页面5、参数存盘1、输入正确的检测日期，工地名称简写。4、外接传感器设置，请与传感器接的通道和类型一致五、程序设置4.5现场检测方法五、程序设置4.5现场检测方法分体机程序常用设置进入主操作界面后，点击设置按键进入设置界面单击设置进入设置界面五、程序设置4.5现场检测方法桩长=12米；混凝土标号：C30；桩径：1米用速度传感器进行检测仪器与笔记本电脑通讯速率，586以上请选57600仪器与笔记本电脑通讯口设置，视电脑串口设置而定，有COM1-6供选外接传感器设置，请与传感器接的通道和类型一致预设桩长预设波速：C25：3300C30：3600C35：3800C20：3000单击进入主操作界面六、手锤锤击4.5现场检测方法手锤垂直与桩面，锤击点平整，锤击干脆，形成单扰动七、信号采集4.5现场检测方法打开采集仪开关，点击主操作界面的“采样”按键屏幕出现锤数，仪器进入采样等待状态，此时用手锤敲击，信号将显示在屏幕上，完成采集。基桩动测仪RS-1616K(S)信号采集七、信号采集4.5现场检测方法当四次采集的波形基本一致，桩底清晰，请点击“磁盘”按键进行波形的存储。七、信号采集4.5现场检测方法此时已完成一根桩的现场测试单次存盘键入文件名称单击确认完成保存七、信号采集4.5现场检测方法打开采集仪开关，点击主操作界面的“采样”按键屏幕出现彩色滚动条，仪器进入采样等待状态，此时用手锤敲击，信号将显示在屏幕上，完成第一次采集。分体机信号采集七、信号采集4.5现场检测方法按前次操作完成第二次采集七、信号采集4.5现场检测方法完成第三次采样七、信号采集4.5现场检测方法当三次采集的波形基本一致，桩底清晰，请点击“存盘”按键进行波形的存储。七、信号采集4.5现场检测方法键入文件名称单击完成保存此时已完成一根桩的现场测试八、波形分析4.5现场检测方法选文件夹选文件名单击完成读取（1）波形读取八、波形分析4.5现场检测方法单击进入处理界面（2）波形处理八、波形分析4.5现场检测方法