基樁完整性定量

基樁完整性定量分析

定量分析重要性在現(xiàn)行的基樁規(guī)范中對如何處理三類樁并沒有明確規(guī)定,只有知道樁的缺損程度及響應(yīng)的位置、范圍，設(shè)計部門才可能根據(jù)其對樁豎直向抗壓強度、水平向抗剪強度的影響，對樁進行進一步的實驗或進行相應(yīng)的處理。但現(xiàn)行樁的缺損程度的確定方法有一定的局限性：（1）鉆孔取芯局部性，要客觀缺損處的缺損程度就必須有多處取芯，這導致樁如蜂窩煤，之后又需灌漿，耗時、耗力（2）高應(yīng)變完整性測量

高應(yīng)變是利用缺損處反射的拉力波對F、ZV曲線的影響來確定完整系數(shù)。但由于高應(yīng)變信號頻率成份較低，阻抗形式變化復雜（突變、漸變、范圍大?。е路瓷洳ǒB加，同時又要考慮土阻力的影響，分析精度不高。定量分析重要性（續(xù)）（3）聲波測試聲波測試可以提供CT圖，對測管區(qū)間進行定量描述，但必須事先埋管;（4）高應(yīng)變承載力測試在很多情況下,設(shè)計方或業(yè)主會要求進行荷載實驗:靜壓或高應(yīng)變承載力測試。由于靜壓對場地、試樁樁帽等有較高的要求，不僅成本高，而且耗時。高應(yīng)變承載力測試往往被作為首先的選擇。

但目前高應(yīng)變承載力測試，無論是CASE法還是擬合法均沒有考慮樁材料的豎向抗壓強度及水平抗剪強度。這樣高應(yīng)變承載力測試無法反映出在樁土破壞（即提供常說的極限承載力）之前的樁材料的破壞。定量分析的定義在激振點，測點及激振頻率滿足一定的要求時，樁的動測信號可近似用一維應(yīng)力波理論來分析。對入射、反射波峰值分析或通過對實測波形分析進行擬合分析，可確定波阻抗變化位置、程度、范圍，從而為樁的完整性分類提供科學定量化依據(jù)。定量分析的意義

通過對波形的擬合分析，不僅可定量分析波阻抗變化，而且還可幫助分析者了解波的多次反射、相互迭加及樁土相互作用對波傳播影響。具體的講，應(yīng)力波在波阻抗變化處總是有多次反射，反射波的能量與波阻抗變化程度有關(guān)，相鄰反射波的相位變化與波阻抗增大或縮小有關(guān)。通過波形擬合便可識別那些信號是波阻抗第二次反射甚至第三次反射，那些是首次反射。首次反射波對應(yīng)著波阻抗變化，而二次及二次以上的反射波會與其它反射波迭加，導致信號加強或信號削弱。峰、峰值分析基本理論n=(1-α/2)/(1+α/2)α=VR/VIn=(1-α)/(1+α)峰、峰值確定完整性的局限性

工程樁波阻抗變化是漸變的樁土相互作用會引起應(yīng)力波衰減當阻抗變化是多處時，應(yīng)力波多次反射，反射波相互迭加波阻抗?jié)u變

漸變波阻抗反射波是連續(xù)的，波形狀發(fā)生變化即使?jié)u變波阻抗變化區(qū)域最大的波阻抗或最小波阻抗與突變相同，漸變波阻抗反射波峰明顯偏小。突變漸變樁土相互作用1、同一位置、同一程度，樁土相互作用對幅值的影響無樁土作用先縮后擴有樁土作用先擴后縮2、同一程度、不同位置，幅值比較波阻抗變化距樁頂近波阻抗變化距樁頂遠3、樁土相互作用會產(chǎn)生上行壓力波

樁土相互作用產(chǎn)生上行壓力波多次反射

應(yīng)力波在波阻抗不同的介質(zhì)交界面處會多次反射，反射波是等時距擴徑縮徑第一次反射第二次反射第三次反射擬合分析理論基礎(chǔ)

一維近似條件實況分析合理布點及控制脈寬來達到一維近似

樁表面測點首波近似平面入射波

反射波近似平面反射波

信號要能反映出樁土相互作用產(chǎn)生的上行波

實況分析

應(yīng)力波在激振點以球面波陣面向下傳播，測點質(zhì)點速度是直達縱波、橫波及瑞利波質(zhì)點速度，并不是向下傳播波陣面的質(zhì)點速度。不僅幅值不同，形狀也不同

當波阻抗變化位置超過2D距離時，由此產(chǎn)生的反射波也是平面波。當反射波是平面波時，測點反射波信號強度與測點位置無關(guān)

樁土相互作用產(chǎn)生的上行波為壓力波，其質(zhì)點速度方向一般與首波質(zhì)點速度方向相反

對阻抗增大情況，高估入射波能量會導致完整系數(shù)比實際偏小，反之，偏大。對阻抗減小情況，高估入射波能量會導致完整系數(shù)比實際偏大，反之，偏小。

測點、振源太近測點、振源太遠平面波幅值樁身反射波合理布點及控制脈寬來達到一維近似

3/4R1/2R1/4R樁頂傳感器樁中心激振樁側(cè)傳感器樁側(cè)信號樁頂信號實驗小結(jié)數(shù)值計算及以上實驗表明：只要錘擊脈沖各頻率成份的波長與樁徑比；傳感器放置在距樁中心2/3R~3/4R的位置，測試的信號從某種程度可以近似用一維波動理論來分析，這為通過波形匹配來對樁身完整性定量分析提供的依據(jù)。擬合分析方法

擬合方法具體過程將樁體離散化，每個離散單元材料特性、截面認為是均勻的樁土相互作用用阻尼壺來模擬

基于一維波動理論，不斷調(diào)整單元的波阻抗，使計算的樁表面響應(yīng)與實測波形達到最佳匹配

阻尼壺模擬樁土作用樁單元定量分析結(jié)果通過定量分析我們可以得到以下一些結(jié)果：（1）損傷的范圍（2）損傷的程度（3）得到樁身波阻抗（ρcA）與樁底土等效波阻抗的比值，同一場地，不同樁底該參數(shù)的比較可以了解沉渣相對情況。擬合分析方法

樁土的參數(shù)確定

對完整樁實測波形進行擬合分析得到阻尼壺阻尼系數(shù)，擬合時只須調(diào)整與各單元相連的阻尼壺阻尼系數(shù)；將阻尼壺阻尼系數(shù)與各單元所在土層土性參數(shù)相聯(lián)系，阻尼壺阻尼與土性的剪切波速有關(guān)。實測信號或多或少有些失真，樁體波阻抗或多或少有變化，因此，第一種方法使用時可能會出現(xiàn)較大的誤差，甚至與實際土層情況相反。將阻尼系數(shù)與土性參數(shù)結(jié)合起來，物理定義清晰，即樁周土越密實，樁土作用越強烈，應(yīng)力波衰減越明顯，它不受實測信號失真等影響。模型實驗縮徑擴徑夾泥先縮徑后擴縮頸樁戲計算與朋實際對恐比縮頸樁實際值計算值（未埋）相對誤差計算值（埋入）相對誤差最小等效直徑(m)0.1150.1313%0.1313%范圍(m)2.5～2.82.65

2.62

擴頸樁溪計算與車實際對消比擴頸樁實際值計算值（未埋）相對誤差計算值（埋入）相對誤差最大等效直徑(m)0.2860.26-9%0.26-9%范圍(m)2.5～2.82.65

2.63

先縮后擴驕樁計算與才實際對比先縮后擴實際值計算值（未埋）相對誤差計算值（埋入）相對誤差最小等效直徑(m)0.1151.0313%0.11-4.3%范圍(m)1.9～2.22.0

1.88

最大等效直徑(m)0.2860.26-9%0.26-9%范圍(m)2.5～2.82.7

2.76

夾泥樁蜓計算與用實際對心比夾泥樁實際值計算值（未埋）相對誤差計算值（埋入）相對誤差最小等效直徑(m)0.1380.1-27.50.12-8.7%范圍(m)2.5～2.82.4-4%2.4-4%完整性分澆類根據(jù)缺損尺處最小波屆阻抗與正苦常部分波蕉阻抗之比β值，工關(guān)程樁的跟完整性吸可大致認分為四叢類：β=1屬完整廉樁β=0騰.8～從1.0，輕微破損β=0捕.6～0.8中等程膊度破損β<0歷.6斷裂。場地測試分廚析樁帽影襪響缺損部位距樁頂較遠慎,受樁土防作用影響反射伸微弱基樁完亦整性分撓析有蟻關(guān)問題基樁完采整性分海類及樁荒的評價量；樁體的檢邊測長度；阻抗變化量類別區(qū)分好（離析、淹夾泥或縮弊徑）;樁長度檢拒測。樁底反射擦波與波阻交抗檢測樁底沉渣媽及厚度檢饒測問題帶平臺政單樁或脖群樁檢判測基樁完整默性分類及缸樁的評價樁的完整鎮(zhèn)性分類并糕不代表對釘樁的評價紡，樁是否界合格最重洋要的參數(shù)古是其水平稀及豎向承物載力同樣程度根的缺損，旬位置不同猶，影響也巴不同由于反射垂波的強度發(fā)受樁土相禁互作用、椅波阻抗變咸化位置、勾變化形式廟、范圍、睜多次反射躺波疊加等復影響。根勤據(jù)波速及津波形變化鴉分類并不糠很科學。樁體的米檢測長亞度樁周土按性：傳播麗過程中泳不斷衰騰減，衰妙減程度逮與樁周串土性有懂關(guān)樁長徑比：同樣的甚土層，應(yīng)毀力波在傳改播過程還系受樁的長泄徑比影響彈，樁的長奧徑比越大摟，樁底反求射波檢測筒難度越大寺。樁底土性：樁底居土的等蠶效波阻據(jù)抗與樁突身波阻域抗接近鉛時，即老使樁長晨徑比不包大，大田部分能熄量在樁序底向土圈體輻射論，從而菌增加樁紗底反射哈波檢測鳴難度；樁身材五料粘性：即使沒熔有樁土相敞互作用，絹應(yīng)力波也憐會衰減的激振頻率粗、激振能拉量：激振頻麥率越低、限激振能量津越大，樁辮底反射就壘越明顯。激振點碑及傳感狠器安裝亂位置：激振猛點與傳希感器安眠裝點越誕近，實吐測第一諸個波至懲峰值就杯越大，廣這樣，章樁底反衫射波相燦對于第驚一個波窗至幅值沃就越小翼。綜上所述量，我們不月應(yīng)孤立地辣談樁的檢巷測長度，蒼而應(yīng)與樁盾周土層、度樁的長徑憤比、樁底錄持力層等巾因素結(jié)合露起來阻抗變化觀類別區(qū)分反射波的遷相位、幅局值與樁身棉波阻抗變慶化有關(guān)，喇即與樁材弄料的密度ρ波速c及橫截面鳳積A有關(guān)。低應(yīng)變完棒整性檢測暮方法，只細能對波阻柱抗變化作穗出分析，肢即對樁橫嫂截面的平層均情況作框出分析。塌至于詳細鐘區(qū)分要借獲助于其它險手段，如雕聲波等方異法。樁底反射圈波走時、割砼平均縱牙波速、樁短長三參數(shù)漸中的任二栽個參數(shù)便卷可確定另尚外一個參自數(shù)。要估裝算樁長，膠必須已知懇樁底反射下波走時、男砼平均縱須波速。樁裙底反射波瀉時間可從搖記錄信號繩中得到，黨而砼平均句縱波速可盜從砼抗壓蠟強度等級柳估算或參學數(shù)該場地聰其它樁的流波速，也派可用聲波快方法得到累的樁端附療近砼的縱住波速作為鐮樁身砼平脊均縱波速嶺。用以上扶三種方法賄得到的波耕速與實際青可能有1包0%左右柱相對誤差恰，因而，罰估算的樁外長也有1技0%左右倆的相對誤濫差，隨著橋樁的長度宮增加，絕誕對誤差也墓會增加。樁長度檢們測樁底反預射波與專波阻抗胃檢測當樁底土討的等效波垮阻抗與樁尤身波阻抗容接近時，歡即使樁長略徑比不大萄，大部分插能量在樁奇底向土體笨輻射，樁悶底反射波妹很難檢測拋。這并不攔意味無樁棍底反射就銜無法檢測紀深部的完呆整性，因籃為，樁底槍附近有較竿明顯的阻腸抗變化時浸，應(yīng)力波挑仍會發(fā)生待反射。因稅此，檢測酷不出樁底貨反射波仍求有可能檢眨測出樁底權(quán)附近的缺侵損樁底沉響渣及厚賢度檢測縣問題樁底土阻孟尼/樁身波達阻抗比平臺對波鎮(zhèn)反射、透漆射的影響錘擊平金臺波在斷平臺表桶面及平止臺與樁期的交界掏面之間炸會多次路反射，換在交界翁面反射捆過程中沙還會不劇斷透射端，形成殊一波列蝕，由于交界面五反射波藥與樁身威反射回紹波的不傍斷疊加念，使反縱射回波跨的識別軟變得困療難。平臺交界澡面反射波謝影響由于平臺姐交界面反胃射波及附仗近邊坡樁吉的擠壓影羞響，測試醬波形異常破處與事實嘩上的位置暈并不對應(yīng)制，異常處批可能是由艙這些因素躬造成，或趨為了識別紹反射濾波州造成。樁—平臺系建統(tǒng)反射使回波識時別方法診（I）樁—平臺系統(tǒng)痛中異常樁與完整糞樁信號趨比較樁—平臺系調(diào)統(tǒng)反射傘回波識肺別方法攪（II）在平臺表采面及樁側(cè)帆安裝傳感笛器，通過檢回波在兩染測點的不同走時匪來識別。樁—平臺系統(tǒng)房誠反射回波摧識別方法都（II）回波在構(gòu)兩測點膚的不同亭走時，易若是樁蛙體回波裝，則樁堂側(cè)測點清接收回波信號和超前于表障面測點。香而對交界接面處的波山對兩測點來說，蹲則時間俗接近。樁—平臺系次統(tǒng)反射誤回波識叔別方法耀（III）由于平至臺界面旱波經(jīng)多遵次反射晶、透射羅會衰減繁，深部夠的反射夕或樁底截反射相松對容易艇識別。椅通過濾革波消除危界面間三高頻反月射。CPSA全’200染1簡介文件選擇波形處理樁土相互時作用參數(shù)萍設(shè)置波形定孔性、峰劣值分析波形擬道合分析文件選擇文件夾、籌文件類型文件預泰覽有關(guān)描杏述波形處徒理波形選擇波形平送均濾波設(shè)置分析波形樁參數(shù)分析結(jié)相果光標對龍應(yīng)參數(shù)波形處涌理文件欄樁土相卸互作用端參數(shù)設(shè)護置剪切波速嬸分布樁側(cè)反射淡波波形定性銀、