鎮(zhèn)海動剛度報告

1、寧波鎮(zhèn)海芳烴項目（一期）工程項目試樁工程樁基動剛度測試一、工程概況寧波化工區(qū)地處經(jīng)濟發(fā)達的長江三角洲南翼寧波北部遼闊的海涂上，毗鄰中國最大的工業(yè)城市上海；它距東方深水大港北侖港僅 24公里。園區(qū)總規(guī)劃面積為56.22平方公里，園區(qū)地塊地勢開闊平坦，均為圍海灘涂，擁有大片可供開發(fā)的灘涂地，發(fā)展空間大，灘涂地勢開闊平坦；背靠北侖港，距國內(nèi)最大的5萬噸級、300萬噸年吞吐能力的液體化工碼頭僅5公里，具有良好的區(qū)位優(yōu)勢。擬建場地位于寧波化工園區(qū)內(nèi)，東臨灰鱉洋，西鄰嵐山水庫，西側(cè)距離海天路約850米，通較為便捷。場地為圍海填土區(qū)，地貌類型較單一，屬濱海淤積型平原。樁的動剛度試驗是為了提供動力機組等重要設(shè)

2、備基礎(chǔ)在振動荷載作用下的動力設(shè)計參數(shù)，通過樁基的動剛度試驗，了解樁在振動荷載下的工作性能，提供必要的樁基動力設(shè)計參數(shù)，根據(jù)中華人民共和國國家標準地基動力特性測試規(guī)范GB/T50269-97的要求對樁進行自由、強迫振動試驗，量測樁的抗壓剛度、抗剪剛度、抗彎剛度、軸向振動阻尼比和水平與回轉(zhuǎn)藕合振動阻尼比等。試樁總數(shù)2根，即群樁動剛度試驗1組。本次試樁擬對2根錨樁澆筑平臺后，進行并聯(lián)自由、強迫振動試驗，以研究承臺、柱頭嵌固條件對樁身剛度的影響。為了取得上述樁的動力特性參數(shù)，對樁進行下列試驗：1）水平與回轉(zhuǎn)耦合自由振動試驗；2）豎向自由振動試驗；3）水平與回轉(zhuǎn)耦合強迫振動試驗；4）豎向強迫振動試驗。二

3、、工程地質(zhì)情況擬建場地位于寧波化工園區(qū)內(nèi)，東臨灰鱉洋，西鄰嵐山水庫，西側(cè)距離海天路約850米，通較為便捷。場地為圍海填土區(qū)，勘察時正在回填塘渣，地面標高一般為1.793.13之間（根據(jù)孔口標高測算）。地貌類型較單一，屬濱海淤積型平原。場地勘探深度范圍內(nèi)自上而下劃分為如下地層： -1層 素填土（Qml）：雜色，土體結(jié)構(gòu)松散，主要由塊石、碎石、礫石及粘性土組成，揭示大塊徑塊石達100cm，系近期人工堆積形成，土質(zhì)不均勻。該層全址分布。-2層 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（Q43m）：黃灰色，流塑，高壓縮性。含貝殼碎屑，切面稍有光澤，韌性中等，干強度中等，搖振反應(yīng)無，土質(zhì)不均。局部為軟塑狀粉質(zhì)粘土。該層全址分布。

4、-3層 粘質(zhì)粉土（Q43m+al）：黃灰色，稍密中密，濕很濕，中壓縮性。含云母，切面無光澤，韌性低，干強度低，搖震反應(yīng)迅速，土質(zhì)不均。該層全址分布。層 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（Q42m）：灰色，流塑，高壓縮性。具層理狀，間夾粉砂團塊或薄層，切面稍有光澤，韌性中等，干強度中等，搖振反應(yīng)無，土質(zhì)不均。局部為淤泥質(zhì)粘土。該層全址分布。層 粉砂混粉質(zhì)粘土（Q41m+al）：灰色，稍密，局部松散，飽和。主要礦物成分為長石、石英及云母等，顆粒級配差，混粉質(zhì)粘土約2040%不等，土質(zhì)不均。局部以粉質(zhì)粘土混粉砂為主。該層全址分布。-1層 粉質(zhì)粘土（Q41m）：灰色，流塑，高壓縮性。具層理狀，間夾粉土、粉砂薄層，切面稍

5、有光澤，韌性中等，干強度中等，搖震反應(yīng)緩慢，土質(zhì)不均。局部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。該層全址分布。-2層 含粘性土粉砂（Q41m+al）：灰色，稍密中密，飽和。主要礦物成分為長石、石英及云母等，顆粒級配差，粘性土含量占1535%不等，輕微膠結(jié)，土質(zhì)不均。該層局部分布。層 粉質(zhì)粘土（Q32l+al）：黃褐色，軟塑，中偏高壓縮性。含鐵錳質(zhì)氧化物，局部含粉細砂顆粒，切面稍有光澤，韌性中等，干強度中等，搖振反應(yīng)無，土質(zhì)不均。該層局部分布。-1層 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（Q32m）：灰色，流塑，高壓縮性。具層理狀，間夾粉土、粉砂薄層，切面稍有光澤，韌性中等，干強度中等，搖震反應(yīng)無，土質(zhì)不均。局部為軟塑狀粉質(zhì)粘土。該層全

6、址分布。-2層 含粘性土粉砂（Q32m+al）：灰色，中密，飽和。主要礦物成分為長石、石英及云母等，顆粒級配差，粘性土含量占1035%不等，輕微膠結(jié)，土質(zhì)不均。該層局部分布。-3層 粉質(zhì)粘土（Q32m）：灰色，軟塑可塑，高中壓縮性。含少量腐植物，局部粉粒含量較高，切面稍有光澤，韌性中等，干強度中等，搖振反應(yīng)無，土質(zhì)不均。該層全址分布。-1層 粉質(zhì)粘土（Q32al+l）：褐灰藍灰色，可塑，中壓縮性。含少量腐植物及粉細砂團塊，局部鐵錳質(zhì)渲染，切面稍有光澤，韌性中等，干強度中等，搖振反應(yīng)無，該層全址分布。-2層 含粘性土中砂（Q32al）：褐灰色，密實，飽和。主要礦物成分為長石、石英及云母等，顆粒級

7、配較差，一般自上而下漸粗，粘性土含量約占10%，土質(zhì)不均。局部以含粘性土細砂或礫砂為主。該層部分孔內(nèi)揭露到。-3層 粉質(zhì)粘土（Q32al+l）：藍灰色，可塑，中壓縮性。含少量腐植物及粉細砂團塊，局部鐵錳質(zhì)渲染，切面稍有光澤，韌性中等，干強度中等，搖振反應(yīng)無，土質(zhì)不均。該層部分孔內(nèi)揭露到。-1層 含粘性土粉砂（Q31al）：褐灰色，密實，飽和。主要礦物成分為長石、石英及云母等，顆粒級配差，粘性土含量約占15%，土質(zhì)不均。該層僅在A88號孔揭露到。-2層 粉質(zhì)粘土（Q31al+l）：褐灰色，可塑，中壓縮性。偶見腐植物，切面稍有光澤，韌性中等，干強度中等，搖振反應(yīng)無，土質(zhì)不均。該層僅在A88號孔揭露

8、到。層 含粘性土粗砂（Qel）：黃褐色，密實，濕。主要由基巖風(fēng)化碎屑物組成，顆粒級配較好，分選較差，粘性土含量約10%，土質(zhì)不均，殘積形成。該層僅在A88號孔揭露到。-1層 強風(fēng)化凝灰?guī)r（J3）：黃褐色，凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為長石、石英等，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯多呈碎塊狀，錘擊易碎。該層僅在A88號孔揭露到。-2層 中風(fēng)化凝灰?guī)r（J3）：灰褐色、青灰色，凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為長石、石英等，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯多呈短柱狀，錘擊聲脆不易碎。該層僅在A88號孔揭露到，為本次勘察的最底層，未揭穿。三、實驗儀器，設(shè)備和方法試驗采用電磁式激振器產(chǎn)生的強迫振動，由拾振器、測震放大器、光線

9、記錄示波器進行數(shù)據(jù)采集、記錄，整理分析。試驗儀器設(shè)備布置，見圖1圖3。圖1 自由振動狀態(tài)下樁抗剪、抗壓剛度試驗安裝示意圖圖2樁基豎向強迫振動試驗安裝示意圖圖3 樁基水平與回轉(zhuǎn)耦合強迫振動試驗安裝示意圖3.1自由振動試驗用“神仙葫蘆”對試驗樁施加水平拉力，拉力通過斷裂器傳至樁頭上。用“神仙葫蘆”拉斷斷裂器，突然釋放水平拉力的方法使樁基作水平回轉(zhuǎn)耦合自由振動，并用測振設(shè)備實測自由衰減振動過程。豎向自由振動試驗采用鐵球自由下落，沖擊測試樁頂中心處。測試次數(shù)不小于3次。3.2強迫振動試驗采用電磁式激振器作振源,最大擾力幅為600N。為了使激振器產(chǎn)生的激振力能很好地傳到樁頭上，激振器與樁頭之間必須有可靠

10、的連接。拾振器安裝于基礎(chǔ)或樁頭側(cè)面的剛性座上，剛性座焊接于基礎(chǔ)或樁頭側(cè)面的預(yù)埋件上。豎向強迫振動試驗，對稱地豎向安裝2只拾振器，以測定豎向振動位移。在水平與回轉(zhuǎn)耦合自由和強迫振動試驗中，水平、豎向各安裝2只拾振器，以測定水平振動位移和回轉(zhuǎn)角值。激振頻率自5Hz開始至200Hz，激振頻率每升高1Hz，記錄測試資料一次。測振設(shè)備由拾振器、測振儀、CRASV4.0數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)、微機、打印機等組成。圖4 管樁試樁及承臺布置圖四、數(shù)據(jù)處理4.1數(shù)據(jù)處理依據(jù)地基動力特性測試規(guī)范：(1).水平回轉(zhuǎn)耦合自由振動實驗數(shù)據(jù)處理：地基水平回轉(zhuǎn)向第一振型阻尼比=：第一周期的水平振幅。：第n+1周的水平振幅。地基

11、的抗剪剛度和抗彎剛度其中 ：基礎(chǔ)質(zhì)量 ：基礎(chǔ)對通過其底面形心軸的轉(zhuǎn)動慣量：基礎(chǔ)頂面的水平振幅()：基礎(chǔ)底面的水平振幅 ：基礎(chǔ)水平回轉(zhuǎn)耦合振動第一振型有阻尼固有頻率(Hz)：基礎(chǔ)高度(m)：基礎(chǔ)重心至基礎(chǔ)底面的距離(m):基礎(chǔ)對通過其重心軸的轉(zhuǎn)動慣量16試樁編號參數(shù)狀態(tài)(Hz)(rad/s)()(m)Ab=(4)-(6)(8)(9)+1=(3)(10)kN/m(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)M1明置18.11 113.78 517816.14 76.0 3.7 43.90 32.10 1.37 0.51.68 0.87 0.41 埋置18.28 114.83 527

12、444.43 75.4 3.7 43.89 31.53 1.39 0.51.70 0.89 0.43 表1水平與回轉(zhuǎn)耦合自由振動參數(shù)計算表 ,的計算試樁編號參數(shù)狀態(tài)(Hz)(5)(7)+1=(2)(8)()(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)M1明置18.09 1377148 76.0 32.10 0.73 2.67 0.75 1.55 2.132 埋置18.18 1391026 75.4 31.53 0.72 2.67 0.75 1.54 2.140 表2水平與回轉(zhuǎn)耦合自由振動參數(shù)計算表 的計算 (2).水平回轉(zhuǎn)耦合強迫振動實驗數(shù)據(jù)處理：地基水平回轉(zhuǎn)向第一振型阻尼比：基礎(chǔ)水

13、平回轉(zhuǎn)耦合振動第一振型共振點水平振幅：頻率為0.707所對應(yīng)的水平振幅地基的抗剪剛度和抗彎剛度其中：基礎(chǔ)水平回轉(zhuǎn)耦合振動參振總質(zhì)量: 基礎(chǔ)水平回轉(zhuǎn)偶合振動第一振型無阻尼固有頻率(Hz)： 基礎(chǔ)共振點頻率(Hz)：激振力（KN）：基礎(chǔ)第一振型轉(zhuǎn)動中心至基礎(chǔ)重心的距離(m)：基礎(chǔ)高度(m)：基礎(chǔ)重心至基礎(chǔ)底面的距離(m)：基礎(chǔ)重心至激振器水平擾力的距離(m)：基礎(chǔ)回轉(zhuǎn)半徑(m):基礎(chǔ)對通過其重心軸的轉(zhuǎn)動慣量表3 水平與回轉(zhuǎn)耦合強迫振動參數(shù)計算表 ，的計算試樁編號參數(shù)狀態(tài)(Hz)()(kN/m)()M1明置19.062.1813.43 56.230.396 39.13 0.811 2.053 埋置1

14、9.560.2513.79 53.670.378 41.71 0.876 2.165 (3).豎向強迫振動實驗數(shù)據(jù)處理：地基阻尼比其中： ：由第I點計算的地基豎向阻尼比：基礎(chǔ)豎向振動共振頻率（Hz）：基礎(chǔ)豎向振動的共振振幅：在幅頻響應(yīng)曲線上取的第I點的頻率（Hz）：在幅頻響應(yīng)曲線上取的第I點的頻率所對應(yīng)的振幅地基的抗壓剛度 P：激振力（kN）表4 豎向強迫振動參數(shù)計算表 ，的計算試樁編號參數(shù)狀態(tài)(Hz)()()()(kN/m)M1明置31.01.45 171.21221.34 271.41 0.401 4.025 埋置31.51.40 191.23231.32 281.350.395 4.15

15、7 (4).豎向自由振動實驗數(shù)據(jù)處理：地基阻尼比：第一周的振幅：第n+1周的振幅n：自由振動的周期數(shù)地基的抗壓剛度其中 ：基礎(chǔ)最大振幅（m）,：基礎(chǔ)有阻尼固有頻率（Hz）：鐵球自由下落時的速度（m/s）H1：鐵球下落的高度（m）H2：鐵球回彈高度（m）:回彈系數(shù)：鐵球質(zhì)量(t)：兩次沖擊的時間間隔（s）表5 豎向自由振動參數(shù)計算表 ，的計算試樁編號參數(shù)狀態(tài)()()(S)()(kN/m)M1明置0.11.35.05 3119.870.260.083 0.38733.62 0.252 92.088 4.105 埋置0.11.55.42 31.520.090.220.059 0.39434.27 0

16、.199 91.201 4.225 五、測試結(jié)果表6 自由振動測試結(jié)果試樁編號試驗狀態(tài)(kN/m)()(kN/m)M1明 置0.870 0.410 2.132 4.105 0.387埋 置0.8900.430 2.140 4.225 0.394表7 強迫振動試驗結(jié)果試樁編號試驗狀態(tài)(kN/m)()(kN/m)M1明 置0.811 0.396 2.053 4.025 0.401 埋 置0.876 0.378 2.165 4.157 0.395 六、樁的動剛度試驗結(jié)果和建議樁的動剛度參數(shù)是動荷載(動力機器荷載,地震荷載等)作用下,建筑物上、下部共同作用動力分析的必要計算參數(shù)。本工程試驗樁在其頂部澆注了承臺，采用了自由振動（水平回轉(zhuǎn)耦合自由振動，豎向自由振動）和強迫振動（水平回轉(zhuǎn)耦合強迫振動，豎向強迫振動）兩種方法。通過分析測試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)動剛度參數(shù)有一定的規(guī)律性。本次試驗是在樁頂