基桩低应变检测技术

基桩低应变检测技术内容摘要：

? ， 桩端： Z=0， 0ZU? ?? ， K0?。 ○ 2 端承桩 桩端嵌固在坚固的岩层中，并可不计桩身的压缩变形产生的桩侧 土 阻力，桩顶荷载 Q 全部由桩端的支撑力 Qp 承担，即 Q=Qp, 称这种桩为端承桩。 端承桩的桩顶、桩端边界条件为 ： 桩顶： Z=L， 0ZU? ?? ， 桩端： Z=0， U0? ， K??。 ○ 3 摩擦桩 桩端支承在中等坚硬的土层中，桩顶荷载 Q 由 桩侧摩 土 阻力 Q?、桩端支承力 Qp 共同承担，即 Q=Q?+Qp，称这种桩为摩擦桩。 Q?、 Qp 在 Q 中所占的比例，受桩端土坚硬程度及桩身压缩变形大小的影响。 上海地区所采用的钻孔灌注桩、预制桩属摩擦桩， Qp/Q 之比约在 25%左右，其桩顶、桩端边界条件为 ： 桩顶： Z=L， 0ZU? ?? ； 桩端： Z=0， U 0Z? ?? ， U0? ， 0K? ??。 b) 桩轴向振动固有频率 ?Li、相邻固有频率 差 △? Li见表（ 2） 17 表 (2) 桩轴向振动固有频率、相邻固有频率差值 桩 型 桩端边 界条件 桩侧边 界条件 ?Li(HZ) △? Li(HZ) 纯摩擦桩 K0? U 0Z? ?? Ko=0 CO=0 iC i 1 2 3. ... ..2L ?， ， C2L Ko≠ 0 CO≠ 0 0K1 2 2 2C ( )2 iE A L? ?? ???????? 0C21,2,3......Ai? ??? 端承桩 K?? 0U? Ko=0 CO=0 iC i 1 3 5......4L ?， ， C2L Ko≠ 0 CO≠ 0 0K2 2 2C ( )21, 3 , 5 ......iE A Li? ?????????? 摩擦桩 0 K? ?? 0U? U 0Z? ?? Ko=0 CO=0 qCi q f L Ki2L ?， （ ，） Ko≠ 0 CO≠ 0 0 q1 2 2 2C ( )2 K iE A L? ?? ???????? 由表（ 2）可知：纯摩擦桩、端承桩在有桩侧土（ KO≠ 0、 CO≠ 0）时，桩的轴向振动固频率 fLi，不仅与 E、 A、 L、 ? 、 C 有关，而且受 KO、 CO 影响，其表达式较复杂。 对于摩擦桩 ，桩的轴向固有频率 fLi、即使在无桩侧土（ KO=0、 CO=0）时，其表达式也相当复杂。 当然，上述情况桩的轴向相邻固有频率的差值 △? Li不可能恒为 C2L。 由完整桩轴向相邻固有频率差值 △? Li分析得到的缺陷桩缺陷段轴向相邻固有频率差值 △? ri，也不可能恒为 △? ri。 为了根据实测分析计算所得的频谱图取得缺陷桩缺陷距桩顶的距离 Lri，上海市工程建设规范《建筑基桩检测技术规程 》 （ DGJ082182020）第（ ）式中， △? ri 定义为缺陷桩相邻波峰（即相邻 固有频率）之间频差的平均值，由该式计算得到的 Lri，仅为缺陷至桩顶的估算距离。 (3) 实例 18 例 1：某混凝土预制桩，桩端进入岩层（可认为是固定端），桩长 L=10m，桩截面尺寸 F=300mm 300mm，在有桩侧土和无桩侧土情况下，实测前五阶固有频率及其相邻固有频率差值，详见表（ 3）、表（ 4）： 表 (3) 桩周土对固有频率的影响 固有频率 桩侧土类 第 1 阶 (HZ) 第 2 阶 (HZ) 第 3 阶 (HZ) 第 4 阶 (HZ) 第 5 阶 (HZ) 无桩侧土 66 195 324 451 575 软塑粘土 86 204 330 455 576 可塑粘土 93 207 332 456 577 表 (4) 桩周土对相邻固有频率差的影响 相邻固有 频率差 桩侧土类 第 2 阶 (HZ) 第 3 阶 (HZ) 第 4 阶 (HZ) 第 5 阶 (HZ) 无桩侧土 129 129 127 124 软塑粘土 118 126 125 121 可塑粘土 114 125 124 121 分析表 (3)、表（ 4）可知： 1) 有 、 无桩侧土，对桩的第 1 阶固有频率影响很大，有桩侧土的第 1 阶固有频率比无桩侧土高约 30%~40%，并因此影响第 2 阶相邻固有频率差值。 2) 在无桩侧土时，各阶相邻固有频率差值基本相同。 例 2：桩型及尺寸完全与例 1 中的混凝土方桩相同，桩端进入硬塑粘土，桩侧土分别为硬塑、可塑及软塑粘土时，实测前五阶固有频率、相邻固有频率差值，详见表（ 5）、表（ 6）。 表 (5) 桩周土对固有频率的影响 固有频率 桩侧土类 第 1 阶 (HZ) 第 2 阶 (HZ) 第 3 阶 (HZ) 第 4 阶 (HZ) 第 5 阶 (HZ) 硬塑粘土 101 177 293 417 540 可塑粘土 87 169 289 414 538 软 塑粘土 61 158 281 409 534 19 表 (6) 桩周土对相邻固有频率差的影响 相邻固有 频率差 桩侧土类 第 2 阶 (HZ) 第 3 阶 (HZ) 第 4 阶 (HZ) 第 5 阶 (HZ) 硬塑粘土 76 116 124 123 可塑粘土 82 120 125 124 软塑粘土 97 123 128 125 分析表（ 5）、表（ 6）可知： 1） 当桩端进入硬塑粘土时，桩侧土性质对第 1 阶固有频率影响亦很大，并且第 2 阶相邻固有频率差值远小于其它相邻各阶的差值。 2 ） 在应用 上 海 市 工 程 建 设 规 范 《 建 筑 基 桩 检 测 技 术 规 程 》（ DGJ08—218—2020）中 ()式 ，确定缺陷距桩顶的距离 Lri 时，缺陷桩相邻固有频率的差值，宜取第 2 阶以后的相邻固有频率差值 △? ri的平均值。 (4) 完整桩轴向振动幅 频 曲线的特征 1) 有桩端反射波信号 有桩端 反射波信号时幅频曲线图 , 如图 (13)所示。 图中： V——质点振动速度 (mm/s), Lif ——完整桩轴向振动固有频 率 （ Hz）， Lif? ——完 整 桩 轴向振动相邻固有频率的差值 (Hz )； ,2LCfLi ??C 为纵波速度 （ )/Sm ， L 为完整桩长 (m)， 图 (13) 有桩端反射波信号的幅频曲线 2) 无桩端反射波信号 无桩 端反射波信号时幅频曲线图，如图 (14)所示，图中符号含义同图 (13)。 20 图 (14) 无桩端反射信号的幅频曲线 (5) 缺陷桩轴向振动幅频曲线的特征 不 同缺陷程度的缺陷桩，其 轴向振动幅频曲线图，如图（ 15）所示，它们分别有如下特征： 轻度缺陷桩：幅频曲线呈轻度 峰 ~谷状起伏； 明显缺陷桩：幅频曲线呈明显峰 ~谷状起伏； 严重缺陷桩：幅频曲线呈十分深凹峰 ~谷状起伏。 图中： riL ——桩身缺陷距桩顶的距离 (m)。 rif ——缺陷桩缺陷段的轴向振动固有频率（ Hz）； rif? ——缺陷桩缺陷段相邻固有频率之间的差值（ Hz）；riri LCf 2?? ， C 为同一工程 n 根桩纵波速度的平均值， 5?n ，且 %5??CCCi ， iC 为第 i根完整桩纵波速度。 21 图 (15) 缺陷桩的幅频曲线 桩身完整性的时域、频域特征联合判断 类型 桩端反射 时域信号特征 频域信号特征 I 有 2L/C 时刻前无缺陷反射波信号，桩端反射明显、波形规则、波列清晰、 完整桩之间波形特征相似。 谐振峰排列基本等间距，峰谷明显，相邻峰之间频率差 Δ? 基本相等，Δ?Li=C/2L，幅频曲线正常。 22 无 既无缺陷反射波信号、亦无桩端反射波信号。 幅频曲线正常，呈连续状。 II 有 2L/C 时刻前有轻度缺陷反射波信号，桩端反射波较明显，桩端反射波受轻度缺陷反射波干涉，反射波规律性不如完整桩。 桩端谐振峰排列基本等间距， Δ?Li=C/2L。 轻度缺陷段产生谐振峰之间频率差Δ?ri=C/2Lri 峰谷均不深 无 仅有轻度缺陷反射波信号。 仅 有 轻 度 缺陷 段 产 生的 谐 振 峰 ，Δ?ri=C/2Lri。 Ⅲ 有 2L/C 时刻前有明显缺陷反射波信号，桩端反射不明显 桩端谐振峰微弱，峰谷不明显。 明显缺陷段产生的谐振峰峰谷明显。 Δ?Li=C/2L， Δ?ri=C/2Lri 无 2L/C 时刻前有明显缺陷反射波信号，无桩端反射波信号。