基桩低应变法检测课件.pdf

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4.1概述、低应变法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。:、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。4.1概述三、反射波法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）4.2基本理论和原理、应力波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Z=EA/c=pc AP：密度；C：应力波速；A:桩横截面积；E:桩的弹性模 量；一维直杆：dvvL的杆件4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播(1)振源手锤锤击桩端面。(2)传播介质:桩上远大于桩径一维直杆(3)传播：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S1O-2O),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。4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播(4)一维杆应力波波动方程d2ud2udt2dx2=o c=7W2 C4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播(5)应力波在自由端完整桩中的传播4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播(5)应力波在自由端完整桩中的传播TIV V1JZ0?V波射相 射反同 入与波4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播(5)应力波在自由端完整桩中的传播在 自 由 端庄底反射,与入射波 同相4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播(6)应力波在固定端完整桩中的传播4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播(6)应力波在固定端完整桩中的传播AATATCM波射相 射反反 入与波4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播(6)应力波在固定端完整桩中的传播底射入波相 桩反与射反桩嵌岩4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播（7）应力波在波阻抗减小桩中的传播4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播（7）应力波在波阻抗减小桩中的传播4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播（7）应力波在波阻抗减小桩中的传播反与波 径，射相 扩射入反4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播(8)应力波在波阻抗增大桩中的传播4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播(8)应力波在波阻抗增大桩中的传播t/f TITh/f TTl Ti4.2基本理论和原理二、应力波在桩中的传播(8)应力波在波阻抗增大桩中的传播反与波 径，射相 扩射入反W Xin?f f i 扩 径缩径反 射,与 入射波 同相桩底反 射,与 入射波 同相4.2基本理论和原理三、检测原理(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4.2基本理论和原理三、检测原理(2)引起反射波的原因土层变化4.2基本理论和原理三、检测原理(3)低应变所能检测到的现象桩底 夹泥空洞 断裂 离析4.2基本理论和原理三、检测原理(4)低应变不能检测到的现象4.2基本理论和原理四、低应变检测的优点(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4.2基本理论和原理五、低应变检测的局B(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、4.3仪器设备检测系统4.3仪器设备、检测系统4.3仪器设备、检测系统手锤传感.M 一二，一 j l kffll词记录仪畸集仪4.3仪器设备、检测系统FDP204(B)掌上动测仪4.3仪器设备4.3仪器设备二、激振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。4.3仪器设备二、激振设备4.3仪器设备三、测量部分加速度传感器电荷放大器滤波器 程控指数增益放大器4.3仪器设备三、测量部分(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100g4.3仪器设备三、测量部分(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/cms“上限频率不应小于1.5kHz,安装谐振频率不应小于L5kHz4.3仪器设备三、测量部分(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110mV/pC,20dB 总频率范围1200kHz4.3仪器设备四、采集部分采样保持器（S/H）模数转换器（A/D）程控放大器触发器4.3仪器设备四、采集部分（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70120dB幅值精度优于0.02%（0.2dBJ4.3仪器设备四、采集部分(3)程控放大器技术指标线性指数型源(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4.3仪器设备五、计算部分在一般pc机上运行，所配打印机能在信号回放处理时 使用。4.3仪器设备五、计算部分主操作界面中国科学院武汉岩土力学明究所智能仪器室张杰子目录|c：Progr班长(m)|12Vmax(m/S)：1.00E-02文件名|F-6,R SHR SM24FD低应变反射波法程序波速(m/S)36 00-2l：2.43ms l：2.94E-03IT：1.33msM8045m/sL：12.00m-:36 00m/S：12.00ml：5.72ms 1:2.10E-03IT：0.08ms：315789m/s-：12.00m+5Vmax(m/S)：9.77E-03Exp：1+5Vmax(m/S)：7.05E-03fl：4.6 2ms l:2.29E-03IdT:退出Esc设置4|采祥$|存盘.|读盘区|快读|处理H|复位&|撤消U|打印E|即打旦|CHI 涯展计30V/(m/S)CHzH度计30V/(m/S)CH3:速度计30V/(m/S)4.3仪器设备五、计算部分设置界面-RSM24FD低应变反射波法程序一参数设置显示与打印参数 坐标白酎底r长度打印内容F波形r频谱图r模拟班r分析信息打印方式打印机r 口印信息预览显示与打印高级设置rB MP文件剪贴板记录参数波特率 二6 57600 C 19200通讯口一i=IComl三通道数6 通道三通道触发通道低通滤波通道波形1|CH1波形2,3(CH2CH3传感器 灵敏度速度计3030|速度计ho单位：速度计V/(m/s)加速度计pC/Gn/2)-前置点数国800Hz 指数放大1-班长(m)|12一 波速 Ws)|3600班径On)扩底加)rf消除等电平 r文本数据默认D I 确定|取消ESC4.3仪器设备五、计算部分打印高级设置界面 RSM24FD低应变反射波法程序浸示与打印高级设置X显示设置厂波形加大网格厂背景色P打印加大网格r波形加小网格 曲线色坐标色 厂1打印加小网格打印设置左边空(mm)25右边空Gnm)|18上端空(mm)下端空(mm)k K打印工程名襁k 17万印面高单正与人员每页波形丁 打印份数r打印页码起始页码打印机设置默认D确定 取消ESC4.4测试技术五、计算部分波形处理界而2 4 6 8 ms频谱y 111 低通L|800 微分D|撤消u|取消Esc指数2 f 高通H I 0 积分工|刷新R|刷新退出卜|4.4测试技术五、计算部分打印信息预览界面现场情况工地|中科麻岩土力学研究所 成桩日期|2003-01-25桩号底 桩径S)i 扩底|桩型|挖孔灌注桩测试情况-测试单位|中科院岩土力学研究所 测试日期|2003-02-12测试人员|吴小勖分析过程低通CHz)|goQ 高通CHz)q E指数|j 细化|j测试结果-班长(m)12 波速 On/s)3593 VMax Gn/s)h 00E-02-完整性等级 闫一混凝土等皴 降一 FMaxQz)5-元整性评价|桩长2mjr不再显示此窗体取消打印|取消修改确定4.3仪器设备五、计算部分打印信息预览界面现场情况工地|中科麻岩土力学研究所 成桩日期|2003-01-25桩号底 桩径S)i 扩底|桩型|挖孔灌注桩测试情况-测试单位|中科院岩土力学研究所 测试日期|2003-02-12测试人员|吴小勖分析过程低通CHz)|goQ 高通CHz)q E指数|j 细化|j测试结果-班长(m)12 波速 On/s)3593 VMax Gn/s)h 00E-02-完整性等级 闫一混凝土等皴 降一 FMaxQz)5-元整性评价|桩长2mjr不再显示此窗体取消打印|取消修改确定4.3仪器设备RSM24FD分体机4.3仪器设备RSM24FDN一体机4.4测试技术、受检桩规定(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。4.4测试技术二、测试参数规定(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 2000HZo(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。4.4测试技术三、测量传感器安装和激振操作规定(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。4.4测试技术三、测量传感器安装和激振操作规定-(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4.4测试技术四、信号采集和筛选规定(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。4.5现场检测方法4.5现场检测方法二、桩头处理凿掉浮浆 打磨平整 桩头干净干燥4.5现场检测方法、桩头处理有浮浆敲除浮浆4.5现场检测方法三、仪器连接分体机交流电源接线4.5现场检测方法ZZ1、仪器连接分体机后面板接线4.5现场检测方法三、仪器连接加速度传感器连接4.5现场检测方法速度传感器连接4.5现场检测方法、仪器连接基桩动测仪 RS-1616K(S)仪器和传感器接线:*4.5现场检测方法三、仪器连接基桩动测仪 RS-1616K(S)4.5现场检测方法ZZ1、仪器连接一体机速度传感器连接4.5现场检测方法四、传感器安装传感器耦合一（黄油耦合 1I J二 橡皮泥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4.5现场检测方法四、传感器安装传感器放置距桩心2/33/4R处且安装位置 要求平整尽可能使传感器垂直与桩头平面4.5现场检测方法五、程序设置基桩动测仪RS-1616K(S)常用设置单击进 入设置 界面进入主操作界面后，单击按键进入设置界面4.5现场检测方法五、程序设置5、参 数存盘h输入正确 的检测日期,工地名称简 写。1Z-9-Z-1传感器类型-：采样间隔：采样时自动存：屏幕参数：参数存盘：日期:工地名：前宜放大；触发方式 触发电平：采样方式：加速度计I（124点积分）(UZ.2)4、外接传 感器设置，请与传感器 接的通道和 类型一致2、采样方式为 连续采样；3、设置桩土参 数（后有详解）回：返辑析幅原加放死机回 设组把采击编分满复叠回独联返6、参数 存盘后自 动进入采 集页面5现场检测方法4.五、程序设置土参政I传惠等灵敏度系数 小计(W/cs)：吃 加至度计(山大)：。1工武房海-反射法法书效设置菜单-正土恭敢!连度计G。g。回 00081=iijLiLiliflnDDr房峰器箓器桀黑黑器4.5现场检测方法五、程序设置分体机程序常用设置单击设置 进入设置 界面进入主操作界面后，点击设置按键进入设置界值4.5现场检测方法五、程序设置仪器与笔记 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COM 1-6供选.RSM24FD低应变反射波法程序一参数设置显示与打印参数”.一 L打E口内交-,6时面17波形厂模拟桩r长度厂频谱图r分析信息显示与打印高级设置F7打印信息预览记录参数、波特率6 57600 C 19200厂通讯口,|C5)4.6数据处理、桩身波速平均值的确定(2)当桩身波速平均值无法按上款确定时，可根据本地区 相同桩型及施工工艺的其他桩基工程的测试结果，并结合桩 身混凝土强度等级与实践经验综合确定。4.6数据处理二、桩身缺陷位置的确定计算公式x -A/q 人 2000八0J 2式中x一测点至桩身缺陷之间的距离（m）；A,”一时域信号第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（ms）；卜仆一幅频曲线所对应缺陷的相邻谐振峰间的频差（Hz）；C一桩身波速（m/s）,无法确定时用cm值替代。4.6数据处理三、桩身完整性类别判定的原则(1)I类桩：桩端反射较明显，无缺陷反射波，振幅谱线分 布正常，混凝土波速处于正常范围。(2)II类桩：桩端反射较明显，但有局部缺陷所产生的反射 信号，混凝土波速处于正常范围。(3)III类桩：桩端反射不明显，可见缺陷二次反射波信号，或有桩端反射但波(4)IV类桩：无桩端反射信号，可见因缺陷引起的多次强反 射信号，或按平均波速计算的桩长明显短于设计桩长。4.7报告的编写报告的内容-(1)一般概况。-(2)工程地质概况(工程地质柱状图)-(3)测试仪器、原理、方法、检测依据。-(4)检测桩数及检测桩位示意图。-(5)实测曲线(带标注值)及相关说明。-(6)检测成果汇总及分析意见。-(7)有关测试文件。4.8工程实例分析湖南省长沙市黄兴路步行街人工挖孔桩无损检测湖南省长沙市黄兴路步行街人工挖孔扩底灌注桩，桩长7米、桩径L 2米，混凝土设计强度C30。采用FDP204PDA一体化掌上 动测仪。从检测波形来看，石5.9米左右出现明显的扩颈，属 工程设计的扩底位置。对应地质资料及人工挖空出露的岩层来 看，已经到中风化岩层。经工程质量监督站证明，检测结果符 合工程实际情况。胡长W 100/4321|检喇口明|01-9-5|正强度贝值 C30常两件冲责 月顶5.9m左右：T独（折灰井型野）U碘14分笈 Ikjj也名种 长沙I加丹骷a行曲 班号 12|柱径。|fz4.8工程实例分析贵州省遵义市万里路某建筑工程检测贵州省遵义市万里路某建筑工程人工挖孔灌注桩，桩长1L 5米、桩径1200mm、於强度等级C20,本次工程桩试验采用 FDP204(B)动测仪，下图桩底很清晰，有明显的扩大头反射，而且波形的归零情况良好。工地口31MM 柱号柱长被谑3.52口./.、修桂CNQ