高应变检测的应用研究刘光奎.docx
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1、 高应变检测的应用研究刘光奎 摘要:目前我国经济处于高速发展时期,在今后一个时期,交通建设也将保持高速发展,而质量是交通建设永恒的主题。尤其是高铁、桥梁数量的迅速增长,使用荷载及其环境条件要求也越来越高,这些工程中绝大多数都是采用桩基础结构。桩基础是桥梁的基本支柱,桥梁上部所承受的荷载全部由桩基础承担。所以桩基承载力是否满足要求直接关系到桥梁能否正常使用。本文主要介绍高应变检测单桩承载力的方法。关键词:桩基检测;承载力;高应变1高应变试验和静载荷试验的相关性目前,在我国静载荷试验和高应变试验是检测单桩竖向抗压承载力的主要方法,静载荷试验是确定单桩竖向抗压承载力最传统也是最可靠的方法,但是由于试
2、验周期长、成本高等原因,工程上应用比例相对较低。而相比之下高应变则轻便快速、且能得到桩身完整性结果,所以工程上应用较多。由于高应变试验方法的经验性、假设性、局限性,检测人员在采用高应变方法时,也应该客观对待,不可盲目采用。国内外很多标准规范规定,同一工程内相同条件下,高应变试验要在静载试验结果对比的基础上建立相关关系,从而提高高应变检测结果的可靠性。2高应变检测单桩竖向抗压承载力的实际应用2.1高应变试验原理高应变动力试验法是通过重锤冲击桩顶,产生沿桩身向下传播的应力波和一定的桩土相对位移,利用对称安装于桩顶一定距离的应变和加速度传感器,记录冲击波作用下的应变和加速度信号,经过基桩动测仪软件处
3、理以后,输出力和速度时程曲线,分析单桩承载力和桩身完整性。2.2高应变试验目的和方法(1)检测单桩竖向抗压承载力。凯斯法和实测曲线拟合法是两种常用的分析方法。凯斯法计算中采用的阻尼系数Jc一般是通过同一工程桩的动静试验对比或实测曲线拟合得出的,Jc是一个综合参数,影响因素较多,同一工程中由于地质的差异钻孔灌注桩侧摩阻力与端阻力的不稳定性及钻孔桩桩身截面变化等,各桩拟合得出的阻尼系数有一定的差别,以极少量的桩得到的拟合系数推广到大量桩去,将会导致较大的误差,提高拟合数量可以减少这种误差。采用实测曲线拟合法得到的承载力,精度高于凯斯法,实测曲线拟合法分析时可以得出的桩侧土阻力分布和桩底端承力,但绝
4、不能简单地把程序自动拟合得出的单元侧阻力不加修正的提供进去,而应该结合实测波形具体情况将拟合参数作适当调整;采用人工干预的方法进行拟合。在此,尚应注意采用高应变检测单桩极限承载力时,必须有足够大的冲击力,使桩周土进入塑性状态,这样才能达到充分发挥桩侧土阻力和桩底端承力的目的。(2)检测桩身结构完整性。与低应变检测相比,高应变由于其冲击能量大,可以检测出长桩深部的缺陷,也可以检测出一根桩两个以上不同断面处的明显缺陷,但对于浅部和微小裂缝,高应变难以判别。若只用高应变方法检测桩身完整性时,锤击能量可以适当减小。(3)监测预制桩或钢桩沉桩时的桩身应力和锤击效率。可以使施工单位在选锤、选择垫层以及确定
5、沉桩工艺等方面有科学的依据,达到即可控制打桩应力、又可提高打桩效率,这一方法应在施工中推广应用。2.3高应变现场测试技术要点(1)桩头处理。检测前必须对试桩桩头重新加固处理。要求桩头顶面平整,桩头中轴线和桩身中轴线重合,测点处的桩头截面和桩身截面相同,桩顶设置23层钢筋网片,桩头混凝土强度比桩身提高1个等级,且不得低于C30,并满足养护时间。(2)传感器的安装。分别在桩身两侧距离桩顶1.52.0倍以上桩径的位置对称安装两只应变传感器和两只加速度传感器,并用膨胀螺栓紧固。传感器安装面应平整密实,安装后的传感器中心轴应与桩的中心轴线平行。安装完成后应对应变传感器进行监视,不得超过允许的变形值。(3
6、)参数的设置。测点处的桩身截面积、有效桩长、桩身材料波速、弹性模量等均应按实际数值设定。(4)检测前检查仪器系统是否处于正常的工作状态,结合实际情况输入参数设定值。重锤锤击桩头时,应设有桩头垫层,并采用重锤低击,锤的最大落距不宜大于2m,并用精密水准仪实测单击贯入度,单击贯入度应控制在26mm。(5)测试信号的要求。两组力和速度信号时域波形基本一致,峰前力与速度信号重合,峰后两者协调,最终归零。波形基本光滑、无振荡和低频噪音信号叠加。采样长度不小于5L/c或2L/c+20ms。每根桩采集到的有效信号不得少于2次。2.4高应变测试结果的处理和判断(1)凯斯法凯斯法判定单桩竖向抗压承载力时,应符合
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