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1、桩的静载试验桩的静载试验是确定桩轴向或横向承载力最为可靠的方法，也是 基桩质量检测中一项很重要的方法。其试验结果整理是否正确对桩在 静荷载作用下性状的了解，关系极为密切。1. 单桩 竖 向承载 力的 确定2. 单桩 水 平承载 力的 确定桩的水平容许承载力是指对应于桩和桩侧土某一个工作状态时 桩能承受的最大水平荷载。相应于这种工作状态包括两个方面：桩侧土不致因桩在水平荷载作用下桩的水平位移过大同时产生 很大的塑性变形，从而丧失对桩的嵌固作用，亦即要求桩的水平位移 和桩侧土的塑性变形较小，使桩长范围内大部分土仍处于弹性变形阶 段；对于桩身而言，桩身断面虽已开裂，但裂缝宽度尚未超出规范规 定的容许
2、值，并在卸载后裂缝即闭合，亦即将桩看作弹性杆件不致会 导入很大误差。因此，确定桩的水平承载力仍然要从保证桩身材料和地基强度与 稳定性，以及桩顶水平位移满足使用要求来分析，通常可采取水平静 载试验和分析计算法两种途径。桩的质量检测与竖向承载力动测1. 桩位 偏 差检查基桩施工前应按设计桩位平面图落放桩的中心位置，施工结束 后应检查中心位置的偏差，并应将其偏差值绘制在桩位竣工平面图 中，检测时可采用经纬仪对纵、横方向进行量测。桩孔中心位置的偏 差要求，对于群桩 不得大于 100mm ；单排桩不得大于 50mm 。2. 桩倾 斜 度检查在灌注桩的施工过程中，能否确保桩的垂直度，是衡量基桩能 否有效发
3、挥作用的一个关键因素。因此，必须认真地测定桩孔的倾斜 度。一 般要 求对于 竖直桩 ，其 允许偏 差不 应超 过 1%。桩倾斜 度的 检查可 采用 JDL-1 型 陀 螺测斜 仪 或 JJX-3 型井 斜仪 也可采用声波孔壁测定仪。3. 超声 脉 冲法超声脉冲法是检测混凝土灌注桩连续性、完整性、均匀性以及 混凝土强度等级的有效方法。它能准确地检测出桩内混凝土中因灌注 质量问题造成的夹层、断桩、孔洞、蜂窝、离 析等内部缺陷，并 能测 出混凝土灌注桩均匀性及强度等级等性能指标。超声脉冲检测法基本原理：声波在正常混凝土中的传播速度一 般 3000m/s4200m/s 之 间，当 传播 路径 上遇 到
4、混凝 土 有裂 缝、夹 泥和 密实度等缺陷时，声 波将发生衰减，部分声波绕过缺陷前进，产 生漫 射现象，因此传播时间延长，波 速减小。而 遇有空洞的空气界面要产 生反射和散射，使波的振幅减小。桩的缺陷破坏了混凝土的连续性， 使波的传播路径复杂化，引起波形畸变。所以声波在有缺陷的混凝土 桩体中传播时，振幅减小，波速降低，波形畸变。超声脉冲检测法主要有超声换能器、超声检测仪、探头升降装 置、记录显示装置或数据采集与处理系统等基本部件所组成。超声换 能器利用压电效应或磁致伸缩效应等将电能转换成声能或将声能转 换成电能，通常称为发射探头（发射换能器）或 接收探头（接收换能 器）。超声检测仪的功能是产生
5、、接收和显示超声脉冲，并具有测量 声时、波幅、频率等物理参数的功能，为超声脉冲检测法的基本装置 常用的有 UCT-2 、 CTS-25 型等低频超声波检测仪。探头升降装置是 为了保证探头在预埋的声测管中按要求任意升降，并使操作者准确评 价探头在桩内的确切位置。记录显示装置或数据采集系统用于随时显 示和记录探头在桩内任意深度时的接收波 形及声波的传递时间；处理 系统用于对测试的数据进行各种数值运算、分析处理。量化桩身内部 各缺陷的性质、大小和位置等。该法在检测时需在灌注桩内预埋若干根声测管作为检测通道， 再将发射探头和接收探头置于声测管中，管内充满清水作为耦合剂， 然后通过脉冲信号发生器发出一系
6、列周期性电脉冲，由发射探头将其 转换为超声脉冲，穿过待测桩体的混凝土，由接收探头接收，再转换 回电信号。仪器中测量系统测出超声脉冲穿过混凝土所需的时间、接 收波幅值、接收脉冲主频率、接 收波波形及频率等参数，再通过数据 处理系统，对接收信号的各种参数进行综合判断和分析，确定出混凝 土中各 种内 部缺陷 的性质 、大小和 位 置等，并给出混 凝 土总体 均匀 性 和强度等级的评价指标。声测管是检测时换能器进入桩体的通道，其预埋方式及其在桩 的横截面上的布置形式，将 直接影响检测结果，通常可采用图 9-7 所 示三种布管方式，图中阴影部分为检测有效区。声测管可采 用金属 管或塑料管 ，管内径 50
7、mm60mm ， 金属管 可以用螺纹连接，接管容易，刚度大，与 混凝土粘结牢固，可增加钢 筋笼刚度，但传播速度快，阻抗高，易使声波传播过程中断，并 对障 碍物的声绕射比较敏感。塑料管价格便宜，传声速度介于水和混凝土 之间，不易引起障碍绕射和产生干扰谐振，但透声率较大，和混凝土 粘结不好，且易破碎，在大型灌注桩中使用应慎重。此 外，声测管预 埋时可绑在钢筋笼上，和钢筋笼一起下到桩孔内，且必须保持声测管 的平行，还要防止起吊过程中的扭曲变形。4. 动力 参 数法动力参数测桩法是利用敲击对桩头施加一瞬时冲击荷载，激起 桩土体 系 产生自 由衰 减振动 ，在 桩顶 上将 这 种自由 衰减 的速度 响应
8、 信号记录下来，获得桩顶振动速度与时间的关系曲线，以此求得系统 的固有频率，再换算求得桩的抗压刚度，最后由经验公式估算出基桩 的承载力或其它所需参数。动力参数法具有仪器配备轻便，实际操作简便等优点，并经大 量实测对比研究表明，其精度能满足工程要求。基本原理：将桩连同桩周土看作一单自由度无阻尼质弹系统。图中质量块只有惯性没有弹性，其质量为m,弹簧只有弹性没有质量, 其弹簧刚度为k。由振动理论可知，系统的无阻尼固有频率fn为f =丄Jn2兀m或k = (2nf )2mn式中 k 即为基桩的抗压刚度， fn 为基桩的固有频率， m 为参数 桩和土的总折算质量。为使动测 k 值与动力机器基础设计中的习
9、惯值相近， 引入基桩 抗压刚度修正系数叽，可取2.365，则式可改写为：k = （2吋）nm2Pd参数桩和土质量 m 可根据碰撞理论求出，设落锤或落球从高度为H处自由落下撞击桩头，其回弹高度为hl，桩产生自由衰减振动, 固有频率为fn，在桩顶振动速度的时域波形曲线上可求得桩的最大振 动速度幅值 Vmax 及锤(球)回弹后第二次撞击桩头的时间间隔 tl。根据碰撞理论， 冲击前后动量不变， 因此可导得参振桩的参振土的折算质量 m 的计算式为：施工过程中钢管桩的应力监控由于千岛湖大桥钢管混凝土桩的钢管参与结构受力，因此钢管的 受力状态是施工监控中一个重要项目，本方案采用振弦式仪器对钢管 的应力状态进
10、行长期监控。 测点布置（见图3）根据钢管混凝土桩的受力特点，在连续钢构桥中拟选择 4 个 墩，连续梁桥中拟选择2个墩进行应变测量。由于每个墩有4根钢 管混凝土桩，各选择其中的2根桩进行测试，每根桩选择2个测试 断面，每个断面布置4个测点，整个桩基应变测试项目需要96支 应变计。本桥梁共布置11个测试断面（具体位置在施工监控细则中表 示），每个断面布置56个测点，共有66个测点。为了校核振弦应 变测试另选一个测试断面埋设18个电阻应变片，选配数据采集仪 24小时观测应变变化。10#9#8#7#6#5#4#3 #2 #1 #0#1#2#3#4#5# -6#7# -8#9#10# 测试手段由于钢弦式
11、应变计具有较好的长期稳定性，比较适合施工监控 的要求，本桥将主要采用钢弦式应变计，其中包括人工读数应变测 试和自动读数应变测试。 测试工况（人工读数）由于施工过程的复杂性，各种误差随时出现，为了便于区分各 种误差，在每个施工阶段（即施工一个节段梁）都要进行三次应变 测试，具体工况如下：a. 挂 篮移动到位后b. 浇 筑混凝土后c. 预 应力张拉后 测量精度从理论上说，应变计的测量精度是比较高的，足够满足桥梁监 控要求。事实上，由于混凝土本身的不均匀性以及混凝土本身收缩 徐变的特点，测量结果往往与真实值有一定距离，这就要求我们对 测试结果进行分析，排除干扰的信息，确定真实的数据，应力测量 误 差
12、应小 于 0.1MPa 。VSM4000传感器指标：标距：50.8mm ；量程：2500卩 ；分辨率：1 p 。MICRO-10 应变仪指标： 通道数： 16； 激励范围： 4004500Hz ；测量分辨率： 0.25 p /255 ；时机精度： 0.01% 。基 康 VSM4000 型 应变仪基 康 MICRO-10 型数据自动化 采集系 统为了提高施工控制的精确度，需要大量测试数据。传统手工测试 的方法由于其局限性，数据量往往不够，不能满足误差分析的要求。目 前测试手段的更新，为解决测试数据量不足提供了新的解决方法，采用 应变自动 监测就 是其中之一。自动监测可以 24 小时自动读 取数据
13、，自 动分析数据的可靠性，当遇到应力值偏大时，还可以自动报警。具体流 程图如下：将振弦式应变传感器预埋在被测构件内，当构件受力变形时，会引起传感器的变化，传感器将应变转化成电信号传输给数据采集仪，数据采集仪将信号传到现场计算机或监控室的服务器中。2. 主 梁 标 高 测 试对于连续梁桥施工监控来说，测试主梁控制断面的标高及其变 化规律也是一个重要内容。标高测试也可采用两种方法，即常规的 水准仪读数法和自动水准读数法。自动水准读数法与自动应变测试 仪差不多，都 可进行 24 小时不间断测量，可以用计算机控制，这种 装置可以延用至运营阶段，也是桥梁健康诊断系统的一部分。如果 采 用这 种 24 小时跟踪 测试的 设备，由于采集数据足够多，使得 误差 分析将容易进行，标高控制将非常简单，唯一要考虑的问题是同时 要增加监控成本。沉降传感器指 标 ：量 程 ： 300mm ；灵敏度 ： 0.02%F.S.R ；精 度 ： 0.1%F.S.R 。高灵敏度沉降传感器测点布置根据连续梁桥悬浇施工的特点，每次浇筑一个节段梁，所以每个悬臂施工节段均为测试断面，考虑到箱梁可能发生扭转变形，每
