通能岩土工程有限公司 桩基低应变动测报告
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FDP-204PDF型低应变检测仪的基
本原理
基桩完整性反射波法测试技术是以一维波动理论为基础的[ 2, 3 ]. 假定基桩作为均匀细长的线弹性杆件, 当
桩顶受到纵向冲击力作用时, 激起桩纵向应力波沿桩身传播. 根据波动方程的解, 桩的应力波传播规律为: U R = RU 1, (1) U T = TU 1. (2)
式(1) 和式(2) 中,U I、U R 和U T 分别表示入射波、反射波和透射波, R 和T 分别表示反射系数和透射系数.
当桩身波阻抗有明显变化时, 就会有反射波回到桩顶引起基波振幅和相位发生变化, 由记录分析仪所接收到的波形数据, 就可以判断桩身的完整性, 其检测如图1 所示.
图1 低应变反射波法检测桩身完整性示意图
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2 桩身不同缺陷理论与实测波形分析
根据反射波法的原理, 当桩身波阻抗(QcA ) 发生变化时, 会 产生反射波和透射波, 其中反射波传回桩顶, 被传感器接收. 根
据接收到的波形信号, 可以分析桩身的完整性. 现场检测时, 常
见的桩身缺陷类型主要有: 扩径、缩径、断裂、离析、夹泥、胶结不
良以及桩底浮渣较多等. 2. 1 完整桩的波形曲线
当桩身完整时, 仅存在唯一的反射界面, 即桩底反射面, 其 理论曲线如图2 所示. 在条件较好的情况下, 可以得到明显的桩
底反射波(如图3 所示) , 该曲线是用高阻尼传感器通过橡皮泥粘结, 用力棒激振在某工地工程桩上测得的. 此时, 可以利用波速c、反射时间t 和桩长L 三者之间的关系(即L = ct?2) 来估算桩长或波速. 进而根据波速与砼强度的关系来评估桩身混凝土的强度[ 4 ].
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图2 完整桩理论波形曲线
图3 完整桩实测波形曲线 2. 2 扩径桩的波形曲线 在桩身扩径处有Q 1 = Q
2, c1= c2,A 1< A 2, 因此其反射系数R < 0, 故扩径处反射波与入射波反相(如图4 所示). 根据平均纵波波速和反射波走时差t′, 可以估算扩径的位臵L ′, 即有L ′= ct′? 2. 对于实际工程桩, 由于受扩径处反射波的影响, 桩底反射往往
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不是很明显(如图5 所示).
图4 扩径桩理论波形曲线
图5 扩径桩实测波形曲线 2. 3 缩径桩的波形曲线 在桩身缩径处有Q 1 = Q
2, c1= c2,A 1> A 2, 因此其反射系数R < 0, 故缩径处反射波与入射波同相(如图6 所示). 同样根据平均纵波波速c 和反
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射波走时差t′, 可以估算缩径的位臵L ′, 即有L ′= ct′? 2. 实际的工程桩的实测波形曲线如图7 所示.
图6 缩径桩理论波形曲线
e
图7 缩径桩实测波形曲线e 2. 4 断裂桩的波形曲线
在桩身断裂处, 其反射系数R = 1, 即在桩身断裂处发生全反射, 这时往往可以见到多次反射波, 桩底反射
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