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1、2019/4/25,1,低应变基桩完整性检测,2019/4/25,2,低应变基桩完整性检测 目录,第一章 基本概念及检测原理 第二章 检测系统 第三章 现场检测技术 第四章 实测波形汇编,2019/4/25,3,第一章 基本概念及检测原理 目录,第一节 应力波基本概念 第二节 应力波在桩中的传播 第三节 低应变的检测原理,2019/4/25,4,第一章 基本概念及检测原理 基本概念,应力波基本概念,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： ：密度；C：应力波速；A：桩横截面积。 一维直杆：dL的杆件,201
2、9/4/25,5,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,应力波在桩中的传播,振 源：手锤锤击桩端面。点振源 传播介质：桩L远大于桩径。一维直杆 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,2019/4/25,6,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,一维杆应力波波动方程,方程：,其物理意义就是应力波在桩身中的传播速度。 （一维波速）,2019/4/25,7,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,应力波在自由端完整桩中的传播,2019/4/25
3、,8,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,应力波在自由端完整桩中的传播,2019/4/25,9,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,桩在自由端,应力波在自由端完整桩中的传播,2019/4/25,10,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,应力波在固定端完整桩中的传播,2019/4/25,11,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,应力波在固定端完整桩中的传播,T,V,2019/4/25,12,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,应力波在固定端完整桩中的传播,T,V,L,桩嵌岩,2019/4/25,13,第一章 基本概念及检测原理 应力波在
4、桩中的传播,应力波在波阻抗减小桩中的传播,2019/4/25,14,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,应力波在波阻抗减小桩中的传播,桩截面减小,2019/4/25,15,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,应力波在波阻抗减小桩中的传播,桩缩径,2019/4/25,16,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,应力波在波阻抗增大桩中的传播,2019/4/25,17,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,应力波在波阻抗增大桩中的传播,桩截面增大并嵌岩,2019/4/25,18,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,应力波在波阻抗增大桩中的传播,
5、桩扩径,2019/4/25,19,第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播,整桩平均波速C： 扩径位置L1： 扩径范围（L2L1）：,2019/4/25,20,第一章 基本概念及检测原理 检测原理,桩身完整性检测技术现状,1、具有合理长径比的完整桩，100米以内均可测到桩底的反射信号。 2、断桩、特别是浅部断桩,一般均可准确判别。 3、有经验的测桩专家，在同一根桩上可识别两种以上缺陷(第一缺陷为次要缺陷)。 4、可准确判定缺陷位置(可精确到10%)。 5、可初步判定缺陷类型(视测桩经验定)。 6、不能很好地区分二类桩与三类桩。 7、不能给缺陷程度定量(初步研究成果尚需工程印证)。 8、不
6、能定量分析缺陷程度对单桩承载力的影响 。,2019/4/25,21,第一章 基本概念及检测原理 检测原理,反射波法用于检测基桩完整性的基本假设,桩自身 ：一维、连续、均质、线弹性 没有考虑桩周土的影响 没有考虑桩土耦合面的影响,2019/4/25,22,第一章 基本概念及检测原理 检测原理,反射波法的检测原理,通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面（即波阻抗发生变化）时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值、相位和波形特征，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。,2019/4/25,
7、23,第一章 基本概念及检测原理 检测原理,反射波法的适用范围,本方法的理论依据是建立在一维线弹性杆件模型基础上，因此受检桩的长细比、瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比均宜大于5，设计桩身截面宜基本规则。另外，一维理论要求应力波在桩身中传播时平截面假设成立，所以，对薄壁钢管桩和类似于H型钢桩的异型桩，本方法不适用。,2019/4/25,24,桩底 截面发生变化 夹泥 离析 混凝土质量变化 土层变化,第一章 基本概念及检测原理 检测原理,引起反射波的原因,2019/4/25,25,第一章 基本概念及检测原理 检测原理,低应变所能检测到的现象,2019/4/25,26,第一章 基本概
8、念及检测原理 检测原理,低应变不能检测到的现象,2019/4/25,27,第一章 基本概念及检测原理 检测原理,低应变检测的优点,低应变法测桩轻便、速度快（50-200根/日） 、 价格便宜 可以检测到距桩顶较近部位的缺陷(相比高应变) 可以检测到轻微缺陷（相比高应变） 准备简便 操作简单 经验丰富,2019/4/25,28,第一章 基本概念及检测原理 检测原理,低应变检测的局限,测桩的长度受到一定限制（100米以内） 桩身有多个缺陷时，一般只能检测到最上面的缺陷（对深部缺陷不易测出） 难以对缺陷进行定量描述 只能判断缺陷在某一截面的平均效应 不能提供单桩承载力 当桩侧阻力很大时，桩底反射难于
9、看到 无法检测桩底沉渣厚度,2019/4/25,29,第二章 低应变检测系统 目录,第一节 传感器 第二节 采集仪器 第三节 软件简介,2019/4/25,30,第二章 低应变检测系统 传感器,速度传感器,加速度传感器,加速度传感器,2019/4/25,31,第二章 低应变检测系统 组合手锤,2019/4/25,32,第二章 低应变检测系统 采集仪,RSM-24FD分体机,2019/4/25,33,第二章 低应变检测系统 采集仪,RSM-24FD一体机,2019/4/25,34,第二章 低应变检测系统 软件简介,主操作界面,2019/4/25,35,第二章 低应变检测系统 软件简介,设置界面,
10、2019/4/25,36,第二章 低应变检测系统 软件简介,打印高级设置界面,2019/4/25,37,第二章 低应变检测系统 软件简介,波形处理界面,2019/4/25,38,第二章 低应变检测系统 软件简介,打印信息预览界面,2019/4/25,39,第三章 现场测试技术 目录,第一节 检测流程 第二节 影响测试的因素 第三节 疑问解答,2019/4/25,40,第三章 现场测试技术 检测流程,第一步 桩头处理 第二步 仪器连接 第三步 传感器安装 第四步 程序设置 第五步 手锤锤击 第六步 信号采集 第七步 信号分析 第八步 结果输出,2019/4/25,41,第三章 现场测试技术 桩头
11、处理,凿掉浮浆 桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩 身基本等同 打磨平整 桩头干净干燥,2019/4/25,42,第三章 现场测试技术 仪器连接,分体机,交流电源接线,2019/4/25,43,第三章 现场测试技术 仪器连接,分体机后面板接线,2019/4/25,44,第三章 现场测试技术 仪器连接,加速度传感器连接,2019/4/25,45,第三章 现场测试技术 仪器连接,速度传感器连接,2019/4/25,46,第三章 现场测试技术 传感器安装,传感器放置距桩心2/3 R处且安装位置平整尽可能使传感器垂直与桩头平面 桩顶面应平整、密实、并与桩轴线基本垂直,2019/4/25,47,第三章 现
12、场测试技术 传感器安装,传感器用耦合剂粘结时，粘结层应尽可能薄 必要时可采用冲击钻打孔安装方式 传感器安装面应与桩顶面紧密接触,2019/4/25,48,第三章 现场测试技术 传感器安装,传感器耦合,黄油耦合 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,2019/4/25,49,第三章 现场测试技术 程序设置,在开始检测之前必须根据不同桩的情况对程序进行设置，下面给出一个完整的例子来学习整个的检测过程的软件操作。,2019/4/25,50,第三章 现场测试技术 程序设置,进入主操作界面后，点击设置按键进入设置界面,2019/4/25,51,第三章 现场测试技术 程序设置,桩
13、长=12米；混凝土标号：C30；桩径：1米 用速度传感器进行检测,2019/4/25,52,第三章 现场测试技术 程序设置,常规浇灌下砼等级与纵波波速的关系,2019/4/25,53,第三章 现场测试技术 手锤锤击,手锤垂直于桩面，锤击点平整，锤击干脆，形成单扰动（激振点与传感器安装点应远离钢筋笼的主筋 ）。,说明： 瞬态激振通过改变锤的重量及锤头材料，可改变冲击入射波的脉冲宽度及频率成分。锤头质量较大或刚度较小时，冲击入射波脉冲较宽，低频成分为主；当冲击力大小相同时，其能量较大，应力波衰减较慢，适合于获得长桩桩底信号或下部缺陷的识别。锤头较轻或刚度较大时，冲击入射波脉冲较窄，含高频成分较多；
14、冲击力大小相同时，虽其能量较小并加剧大直径桩的尺寸效应影响，但较适宜于桩身浅部缺陷的识别及定位。,2019/4/25,54,第三章 现场测试技术 信号采集,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。,2019/4/25,55,第三章 现场测试技术 信号采集,按前次操作完成第二次采集,2019/4/25,56,第三章 现场测试技术 信号采集,完成第三次采样,2019/4/25,57,第三章 现场测试技术 信号采集,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。,2019/4
15、/25,58,第三章 现场测试技术 信号采集,说明：点击“连采”，锤击三下，采集三道波形，桩底清晰时，可点击“存盘”按键进行波形的存储。,2019/4/25,59,第三章 现场测试技术 信号采集,此时已完成一根桩的现场测试,2019/4/25,60,第三章 现场测试技术 现场采集注意事项,桩头处理是试验成功的关键 测试环境避免干扰 激振技术锤头选取、激振点、激振力 传感器的选择及安装速度计、加速度计、耦合 采集完数据存盘三道一致，桩底,2019/4/25,61,第三章 现场测试技术 波形读取,2019/4/25,62,第三章 现场测试技术 波形读取,2019/4/25,63,第三章 现场测试技术 波形处理,2019/4/25,64,第三章 现场测试技术 波形处理,2019/4/25,65,第三章 现场测试技术
