[发明专利]检测基桩承载力的低应变瞬态导纳状态调整系数法

说明书

本发明属于无损检测范畴，是用于检测基桩承载力的低应变瞬态导纳状态调整系数法。

传统的基桩承载力检测方法，是采用静载试验方法。也就是根据设计规定的承载力，在基桩顶部逐渐加载至规定的荷载，以检验基桩承载力是否达到设计要求。该方法直观，易于为人们所接受，是目前国内、外规范所规定的检测基桩承载力的基本方法。但是由于这种方法所用检测设备笨重，速度慢，费用高，因而检测基桩的数量不可能多，难以对桩基工程的整体质量做出评价，而且静载测桩，由于对被测桩有一定的要求，如它周围需要有锚桩，桩头需要加固等，在大多数情况下，不能对基桩进行随机抽样检测，只能在专门为检测做的基桩上进行。

动测法检测基桩较之静载试验方法有着简便、快速、技术先进、费用低的优点。高应变动测法在检测时对所测基桩进行激振，要求被测基桩有一定的贯入度，一般不应小于2毫米，该方法比较适用于打入桩，借助于打桩机可进行检测。但对于灌注桩则比较困难，它需要配置笨重的锤击设备(锤重为预估承载力的1％)；对桩头处理要求较高，桩头的修、拆均费工、费时、费力，特别是对桥梁基桩的检测就更加困难。这种方法由于实施困难，对基桩的抽检率也不可能高。

现有的动力参数法、瞬态机械阻抗法、稳态机械阻抗法、共振法、水电效应法等方法与本发明同属低应变动测法，但是，这些方法的激振设备复杂笨重，使用麻烦，动静对比修正都是采用在一定范围内人为经验取值。

本发明的目的在于克服上述已有技术存在的缺点，提供一种不需要笨重设备，适于现场使用的简便、快速、技术先进，不干扰施工，检测结果不受主观因素影响，可根据要求提高基桩抽检率和进行基桩普查的检测基桩承载力的方法。

本发明的目的是这样实现的：采用低频宽脉冲力棒(或力夯)，在基桩顶部进行瞬态冲击激振，其瞬态冲击力由力棒(力夯)上的测力传感器测得，动力响应由安装在基桩顶的传感器接收；瞬态力信号和动力响应信号同时由采集器采集，经过计算机处理，绘图机(或打印机)绘出反映桩土体系动特性的瞬态导纳曲线。在该曲线低频段上取点，求出基桩承载力的测试值Qd，根据该测试值Qd通过状态调整曲线查到状态调整系数η_Q，用该状态调整系数η_Q对测试值Qd进行修正，可得到该基桩承载力Qa。

本发明与现有技术比较有以下优点：

1.与传统的静载试验方法比较，它具有检测设备轻便，检测过程简单、快速、不干扰施工，检测费用低，抽检率高等优点。

2.与其它动测法相比较，则有如下优点：

①力棒(力夯)激振，设备简单，使用方便。

②采用状态调整系数修正，避免了凭经验选定修正值时的主观随意性，科学合理、易于掌握。

③检测程序简便、快捷，检测结果重复性好。

④测试精度高，相干函数大于0.9。

图1为瞬态导纳状态调整系数法检测系统；

图中1—力棒，2—基桩，3—测力传感器，4—传感器，5—放大滤波器，6—采集器，7—计算机，8—绘图机；

图2为瞬态导纳曲线图；

图3为状态调整系数曲线图。

现结合附图和实施例进一步说明本发明。

本实施例采用脉冲宽度5～20ms范围内，频率10Hz～300Hz的低频宽脉冲力棒1(专利号：90201298.3)，在基桩2顶部进行瞬态冲击激振，其瞬态冲击力由力棒1上的测力传感器3测得，动力响应由安装在基桩2顶部的传感器4接收，瞬态力信号和动力响应信号通过放大滤波器5以后同时由采集器6采集，再送到计算机7，通过市售的计算机FFT(快速富里叶变换)传递函数计算程序运算得到V/F-f导纳曲线。计算结果由绘图机8输出，从而得到反映该桩土体系动特性的导纳曲线9(附图2)。该曲线的纵坐标为速度导纳值——响应速度V与瞬态冲击力F之比(V/F)，横坐标代表相应频率f，该曲线的低频段为一通过坐标原点的近似直线段。在导纳曲线9的低频段取任意点m，则计算机在输出该基桩的导纳曲线9的同时也给出了m点的坐标值：fm＝31.25Hz、(V/F)m≈0.0018代入公式Qd＝0.014[fm/(V/F)m]＝0.014(31.25/0.0018)求得基桩测试承载力Qd＝243(t)根据Qd值在状态调整系数曲线10上查到相对应的状态调整系数η_Q＝1.3，代入公式Qa＝Qd/η_Q ＝ 243/1.3计算得出该基桩的承载力Qa＝187(t)。

状态调整系数曲线(又称Qd-η_Q曲线。附图3)是对一批具有代表性的桩进行动、静对比试验，根据试验数据，经过分析计算而得到的一条指数函数曲线，该曲线的纵坐标代表状态调整系数η_Q，横坐标对应的是基桩承载力的测试值Qd。