淺談高低應變檢測在港口工程樁基中的綜合應用論文

時間：2021-06-11 08:22:20 論文范文我要投稿

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　　江浙地區的碼頭常采用高樁碼頭，而其核心是樁基礎。樁基常采用預制混凝土樁和鋼管樁，預制混凝土樁在沉樁過程中經常出現樁身完整性缺陷。

淺談高低應變檢測在港口工程樁基中的綜合應用論文

　　目前規范中常用的檢測方法有高應變檢測和低應變檢測。對于易出現完整性缺陷的混凝土預制樁，可以在沉樁過程中進行高應變檢測，沉樁完成后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傳感器，量測出樁土體系在動荷載作用下的動力響應，這些響應信號包含著豐富的樁身阻抗和土阻力變化信息，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系數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——樁身完整性系數;

　　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，等于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采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桿，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界面( 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、濾波和數據處理，可以識別來自樁身不同部位的反射信息。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系，通過對反射信息的分析計算，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

　　本碼頭工程采用高樁梁板式結構，碼頭樁基選用Φ1200mm 的預應力混凝土大管樁，引橋除在大堤處采用Φ1200mm 鉆孔灌注樁外，其余采用Φ1000mmPHC 管樁。