道路和橋梁工程試驗檢測技術(shù)第二篇第4章橋梁基礎(chǔ)檢測ppt課件

1、 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)第第4 4章章 橋梁基礎(chǔ)檢測橋梁基礎(chǔ)檢測 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)4.1地基承載力檢測橋涵地基的容許承載力可根據(jù)地質(zhì)勘測、原位測試、野外荷載試驗以及鄰近舊橋涵調(diào)查對比，由經(jīng)驗和理論公式計算綜合分析確定。4.1.14.1.1粘性土、黃土地基承載力檢測粘性土、黃土地基承載力檢測對于粘性土和黃土地基，可在現(xiàn)場取有代表性的土樣（一般每個基礎(chǔ)的地基不少于4個土樣）進(jìn)行土工試驗，得到地基土的有關(guān)物理力學(xué)指標(biāo)，由規(guī)范求出承載力。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢

2、測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)4.1.24.1.2砂土、碎石地基承載力檢測砂土、碎石地基承載力檢測對于砂類土、碎石土地基承載力可按其分類和密實度確定，表2.4.8和表2.4.9給出其容許承載力，砂類土和碎石土的分類可以按橋規(guī)規(guī)定確定。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)引入

3、相對密度的概念，如用一定的試驗方法測得砂土最緊密狀態(tài)的孔隙比emin和最疏松狀態(tài)的孔隙比emax（最大孔隙比），則相對密度Dr可由下式求得： 式中：e砂土天然狀態(tài)的孔隙比。如Dr=0,e=emax，表示砂土處于最 疏松的狀態(tài)；如Dr=1，則e=emin，表示砂土處于最緊密狀態(tài)4.1.34.1.3標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗（SPT）是一種重型動力觸探法，采用質(zhì)量為63.5 kg的穿心錘，以76cm的落距，將一定規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)貫入器先打入土中15cm，然后開始記錄錘擊數(shù)目，將標(biāo)準(zhǔn)貫入器再打入土中30cm，用此30cm的錘擊數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的指標(biāo)N。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋

4、梁工程試驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)（1）試驗設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗裝置的重要部件為：落錘。質(zhì)量為63.5kg的穿心錘；貫入器。形狀和尺寸如圖2.4.1所示；探桿。直徑42 mm；錘墊和導(dǎo)向桿；自動落錘裝置。（2）試驗注意事項1）將貫入器打入土中，貫入速率為1530擊/min，并記錄錘擊數(shù)，包括先打15 cm的預(yù)打擊數(shù)，后30cm中每10cm的錘擊數(shù)以及30cm的累計錘擊數(shù)N。如錘擊數(shù)超過50，則按下式換算錘擊數(shù)N： 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)式中：n所選取的錘擊數(shù)； s相應(yīng)于n的錘擊量,cm。2)旋轉(zhuǎn)探桿，提出貫入器，并取出

5、貫入器中的土樣進(jìn)行鑒別、描述、記錄，必要時送試驗室分析。3）由于鉆桿的彈性壓縮會引起功能損耗，鉆桿過長時傳入貫入器的功能降低，因而減少每擊的貫入深度、亦即提高了錘擊數(shù)，所以需要根據(jù)桿長對錘擊數(shù)進(jìn)行修正： 式中：N0實際記錄的錘擊數(shù)； 修正系數(shù)，按鉆桿長度由表2.4.10選用； N修正后的錘擊數(shù)。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) 4）對于同一土層應(yīng)進(jìn)行多次試驗，然后取錘擊數(shù)的平均值。（3）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗國內(nèi)外已積累了大量的實踐資料，給出了砂性土和粘性土一些物理性質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)N的經(jīng)驗關(guān)系，可供工程中使用。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與

6、橋梁工程試驗檢測技術(shù) 1）根據(jù)N估計砂土的密實度，見表2.4.11。 2）根據(jù)N估計天然地基的容許承載力 0，見表2.4.12和表2.4.13。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)3）根據(jù)N估計粘性土的狀態(tài)，見表2.4.14（冶金工業(yè)武漢勘察公司資料）。4）根據(jù)N估計土的內(nèi)摩擦角，見表2.4.15。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)現(xiàn)場（野外）荷載試驗是向置于自然地基上的模型基礎(chǔ)施加荷載，測量模型在不同荷載等級作用下的沉降量，根據(jù)荷載和沉降量的關(guān)系計算地基土的變形模量和評定地基承載力。圖 2.4.3 荷載強(qiáng)度與沉降量的關(guān)系 出版社道路與橋梁工程

7、試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)對于典型的荷載試驗PS曲線，在曲線上能夠明顯地區(qū)分三個階段，則在確定地基容許承載力時，要求地基容許承載力不超過比例界限，這時地基土是處于壓密階段，地基變形較小。圖 2.4.4 地基破壞過程的三個階段 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)4.2鉆（挖）孔灌注樁檢測4.2.14.2.1泥漿性能指標(biāo)檢測泥漿性能指標(biāo)檢測鉆孔灌注樁調(diào)制的護(hù)壁泥漿及經(jīng)過循環(huán)凈化的泥漿，應(yīng)根據(jù)鉆孔方法和地層情況采用不同性能指標(biāo)，一般可參照表2.4.16選用。（1）相對密度x可用泥漿相對密度計測定。若工地?zé)o以上儀器，可用一口杯稱其質(zhì)量設(shè)為m1，再裝滿清水稱其質(zhì)量m2

8、，再倒去清水，裝滿泥漿并擦去杯周溢出的泥漿，稱其質(zhì)量設(shè)為m3，則（2）粘度用工地標(biāo)準(zhǔn)漏斗粘度計測定，粘度計如圖2.4.5所示。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)（3）靜切力工地可用浮筒切力計測定（圖2.4.6）。測量泥漿切力時，可用下式表示：式中：G鋁制浮筒質(zhì)量，g；d浮筒的平均直徑，cm；h浮筒的沉沒深度，cm；泥漿容量，g/cm3；浮筒壁厚，cm。（4）含砂率工地可用含砂率計（圖2.4.7）測定。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試

9、驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)（5）膠體率（%）膠體率是泥漿中土粒保持懸浮狀態(tài)的性能。測定方法可將100 mL泥漿倒入100 mL的量杯中，用玻璃片蓋上，靜置24 h后量杯上部泥漿可能澄清為水，測量時其體積如為5 mL，則膠體率為100-5=95，即95%。（6）失水率（mL/30 min）用一張12 cm12 cm的濾紙，置于水平玻璃板上，中央畫一直徑3 cm的圓，將2 mL的泥漿滴入圓圈內(nèi)，30 min后，測量濕圓的平均直徑減去泥漿攤平的直徑（mm），即為失水率。在濾紙上量出泥漿皮的厚度（mm）即為泥皮厚度（7）酸堿度即酸和堿的強(qiáng)度簡稱，也有簡稱為酸

10、堿值的。pH值是常用的酸堿標(biāo)度之一。4.2.24.2.2混凝土鉆孔灌注樁完整性檢測混凝土鉆孔灌注樁完整性檢測混凝土鉆孔灌注樁是橋梁及建筑結(jié)構(gòu)物常用的基樁形式之一，灌注樁的質(zhì)量檢測就顯得格外重要。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)目前，常用的鉆孔灌注樁質(zhì)量的檢測方法有以下幾種：（1）鉆芯檢驗法由于大直徑鉆孔灌注樁的設(shè)計荷載一般較大，用靜力試樁法有許多困難，所以常用地質(zhì)鉆機(jī)在樁身上沿長度方向鉆取芯樣，通過對芯樣的觀察和測試確定樁的質(zhì)量。（2）振動檢驗法所謂振動檢驗法又稱動測法。它是在樁頂用各種方法（例如錘擊、敲擊、電磁激振器、電水花等）施加一個激振力，使樁體乃至樁土體系產(chǎn)

11、生振動，或在樁內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力波，通過對波動及振動參數(shù)的種種分析，以推定樁體混凝土質(zhì)量及總承載力的一類方法：1）敲擊法和錘擊法。2）穩(wěn)態(tài)激振機(jī)械阻抗法。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)3）瞬態(tài)激振機(jī)械阻抗法。4）水電效應(yīng)法。（3）超聲脈沖檢驗法該法是在檢測混凝土缺陷技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。檢測時探頭分別在兩個管子中同步移動，沿不同深度逐點測出橫截面上超聲脈沖穿過混凝土?xí)r的各項參數(shù)，并按超聲測缺原理分析每個斷面上混凝土的質(zhì)量。（4）射線法該法是以放射性同位素輻射線在混凝土中的衰減、吸收、散射等現(xiàn)象為基礎(chǔ)的一種方法。當(dāng)射線穿過混凝土?xí)r，因混凝土質(zhì)量不同或因存在缺陷，接收儀所記

12、錄的射線強(qiáng)弱發(fā)生變化，據(jù)此來判斷樁的質(zhì)量。4.3基樁承載力檢測現(xiàn)有確定基樁承載力的檢測方法有兩種，一種是靜荷載試驗，另一種是各種樁的動測方法。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)4.3.14.3.1基樁的垂直靜載試驗基樁的垂直靜載試驗垂直靜載試驗是在試樁頂上分級施加靜荷載直到土對試樁的阻力破壞時為止，從而求得樁的容許承載力單樁的下沉量。（1）加荷裝置1）基本要求。2）加載量的確定。3）反力裝置。（2）基準(zhǔn)點與基準(zhǔn)梁的設(shè)置1）基準(zhǔn)點的設(shè)置。2）基準(zhǔn)梁的設(shè)置。（3）測試儀器與裝置測量儀器必須精確，一般使用精度為1/20 mm的光學(xué)儀器或力學(xué)儀器。 出版社道路與橋梁工程試驗檢

13、測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)觀測用的測樁與試樁和錨樁的凈距參見表2.4.17。 （4）試驗加載方式試驗加載方式分為三類，見表2.4.18，可根據(jù)具體情況選擇采用。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)（5）破壞載重、極限載重及容許載重的確定1）破壞載重。2）極限載重。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)3）容許載重。（6）卸除載重卸載應(yīng)分階段進(jìn)行，每階段卸載量可為每兩個階段的加載重。每次按順序卸除載重后應(yīng)將樁的回彈量在各儀器的讀數(shù)分別記錄。（7）試驗操作注意事項1）利用已完成的樁作錨樁

14、，當(dāng)用常備式鋼梁、工字鋼疊合梁或用高強(qiáng)鋼材特殊設(shè)計的鋼梁時，應(yīng)根據(jù)最大試驗荷載驗算反力梁的強(qiáng)度和撓度。2）如利用已有的基樁當(dāng)作錨樁，不允許損傷樁身。3）驗算錨樁抗拔能力時的極限摩阻力值，應(yīng)采取比樁受壓時極限摩阻力值為低的值。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)4）當(dāng)采用加載平臺時，每件壓重以及平臺自重均應(yīng)標(biāo)定，需要時可以用顏色標(biāo)明，易于計算。5）使用的千斤頂必須逐臺加以標(biāo)定。6）觀測樁的沉降量一般采用百分表測量。7）預(yù)計千斤頂?shù)捻斊鹆浚η蟊苊庠谝淮卧囼灥闹型舅身敿訅|。8）為減少千斤頂有效頂程的耗損，可采取以下措施：試驗前先用千斤頂加壓，消除墊材、栓孔等處的壓縮變形及空

15、隙，然后將千斤頂松回，加填墊材，填補(bǔ)空隙。加強(qiáng)試驗設(shè)備的結(jié)構(gòu)剛度。錨樁的受拔力應(yīng)小于其極限摩阻力，其拔起量一般應(yīng)小于20 mm。9）錨樁拔起的休止應(yīng)先于試樁下沉的休止。10）對錨樁的拔起應(yīng)同時進(jìn)行觀測，以便從拔起的均衡程度及拔起與時間關(guān)系曲線中分析其對試樁的可能影響。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)11）試樁的下沉和錨樁的拔起都將使千斤頂降壓，須不斷觀察壓力表，隨時加壓，以維持每階段的加載量不變。最好設(shè)置液壓補(bǔ)償器（見圖2.4.9），使千斤頂自動保持恒壓。12）應(yīng)隨時檢查加載設(shè)備情況，注意有無變形、傾側(cè)或聲響等異狀。13）一個或幾個千斤頂?shù)闹休S線，必須與試樁的中軸線

16、相吻合，否則由于偏壓易產(chǎn)生壓壞樁頭及偏斜的事故。14）應(yīng)防止試驗地點附近震動干擾、裝置自身溫度變形及土凍脹影響。（8）試驗記錄及資料整理所有試驗觀測讀數(shù)，應(yīng)隨時直接填入記錄表，見表2.4.19，并根據(jù)記錄資料整理繪制樁的下沉與荷載關(guān)系曲線及樁的下沉與時間關(guān)系曲線，如圖2.4.10。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)圖 2.4.9 液壓補(bǔ)償器作用示意 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)圖 2.4.10 基樁垂直靜載試驗曲線圖示例 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)

17、（9）根據(jù)垂直靜載試驗求算沖擊公式的修正系數(shù)用靜載試驗前的沖擊試驗得出的貫入度e1，代入沖擊公式求出容許承載力P1，以P2表示靜載試驗得出的實際容許承載力，則正式沉樁時采用沖擊公式的修正系數(shù)a應(yīng)為：現(xiàn)以格氏公式為例，修正后的容許承載力應(yīng)為：而控制貫入度應(yīng)為： 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)考慮土的休息系數(shù)b，則沉樁施工時的控制貫入度應(yīng)為： （10）快速加載試驗法一般樁的垂直靜載試驗系采用慢速循環(huán)加載（維持荷載法），即上述方法。4.3.24.3.2基樁的水平靜載試驗基樁的水平靜載試驗（1）加載裝置及觀測裝置水平荷載試驗常采用橫向放置的千斤頂加荷，如圖2.4.12所示，

18、兩試樁凈距不小于4 m或按設(shè)計規(guī)定辦理。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)（2）加載方式和程序加載有連續(xù)加載方式和循環(huán)加載方式，按等級差遞增荷載，每次加載等級為估計的最大水平荷載的1/101/5，一般為0.51.0 t遞增，過軟土的土質(zhì)可采用0.2 t級差。（3）資料整理及極限荷載的確定根據(jù)試驗結(jié)果，繪制水平荷載試驗的“荷載位移曲線”，取橫坐標(biāo)10 cm為0.5 t荷載，縱坐標(biāo)1 cm為1 mm的水平位移。在采用循環(huán)加載法時，根據(jù)觀測記錄，繪制循環(huán)荷

19、載位移時間關(guān)系，見圖2.4.13。4.3.34.3.3基樁高應(yīng)變動力檢測（凱斯法）基樁高應(yīng)變動力檢測（凱斯法）（1）基本原理凱斯法以現(xiàn)代波動理論為基礎(chǔ)，導(dǎo)出了一套簡捷的分析計算公式，借助于 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)圖 2.4.13 水平位移時間曲線圖 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)現(xiàn)代的振動測量和信號處理技術(shù)。這里略去冗長的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，直接給出凱斯法判定計限承載力的計算公式。式中：Rc由凱斯法判定的單樁極限承載力，kN； Jc凱斯法阻尼系數(shù)； t1速度峰值對應(yīng)的時刻，ms； F(t1)t1時刻的錘擊力，kN； v(t1)t1時刻的質(zhì)點

20、運動速度，m/s； Z樁身截面力學(xué)阻抗，kNs/m； A樁截面積，m2； L測點下樁長，m。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù) (2)檢測儀器及設(shè)備試驗儀器應(yīng)具有現(xiàn)場顯示、記錄、保存實測力與加速度信號的功能，并能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、打印和繪圖，如圖2.4.14所示。其性能應(yīng)符合下列規(guī)定：1）數(shù)據(jù)采集裝置的模/數(shù)轉(zhuǎn)換精度不應(yīng)小于10位，通道之間的相位差應(yīng)小于50 s。2）力傳感器宜采用工具式應(yīng)變傳感器。3）安裝后的加速度計在23 000 Hz范圍內(nèi)，靈敏度變化不應(yīng)大于5%，沖擊加速度不大于10 000 ms-2，其幅值非線性誤差不應(yīng)大于5%。4）傳感器應(yīng)每年標(biāo)定一次。5）打樁

21、機(jī)械或類似的裝置都可作為錘擊設(shè)備。6）樁的貫入度可用精密水準(zhǔn)儀、激光變形儀等光學(xué)器測定。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)圖 2.4.14 儀器設(shè)備裝置框圖 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)（3）檢測方法1）混凝土樁樁頭的處理。2）傳感器的安裝。傳感器的安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：傳感器應(yīng)分別對稱安裝在樁頂以下樁身兩側(cè)如圖2.4.15所示安裝傳感器的樁身表面應(yīng)平整，安裝面范圍內(nèi)的材質(zhì)和截面尺寸應(yīng)與原樁身等同。應(yīng)變傳感器的中心，與加速度傳感器中心應(yīng)位于同一水平線上。當(dāng)采用膨脹螺栓固定傳感器時，安裝時應(yīng)滿足螺栓孔應(yīng)與樁身中軸線垂直。安裝完畢后的應(yīng)變傳感器

22、固定面應(yīng)緊貼樁身表面，初始變形值不得超過規(guī)定值。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)圖 2.4.15 測點處傳感器安裝（單位：mm） 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)當(dāng)進(jìn)行連續(xù)錘擊檢測時，應(yīng)先將傳感器引線與樁身固定可靠，防止引線振動受損。3）現(xiàn)場檢測參數(shù)設(shè)定。樁的參數(shù)設(shè)定。樁身質(zhì)量密度設(shè)定應(yīng)符合下列規(guī)定：對于普通鋼樁，質(zhì)量密度應(yīng)設(shè)定為7.85 t/m3；對于普通混凝土預(yù)制樁，質(zhì)量密度可設(shè)定為2.452.55 t/m3；對于普通混凝土灌注樁，質(zhì)量密度可設(shè)定為2.40 t/m3。樁材彈性模量設(shè)定值應(yīng)按下式計算： 式中：E樁材彈性模量，kPa； v樁身內(nèi)應(yīng)力波傳播速度，m/s； 樁材質(zhì)量密度，kg/m3。 出版社道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)道路與橋梁工程試驗檢測技術(shù)采樣頻率和采樣數(shù)據(jù)長度的設(shè)定。力傳感器和加速度傳感器標(biāo)定系數(shù)的設(shè)定。4）測試技術(shù)要求。檢測時要記錄的每根樁的有效錘擊次數(shù)，應(yīng)根據(jù)貫入度及信號質(zhì)量確定。每根樁檢測時應(yīng)記錄的有效錘擊次數(shù)可參照表2.4.20取定。當(dāng)檢測承載力時，從