道路和桥梁工程试验检测技术第二篇第4章桥梁基础检测ppt课件

1、 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术第第4 4章章 桥梁基础检测桥梁基础检测 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术4.1地基承载力检测桥涵地基的容许承载力可根据地质勘测、原位测试、野外荷载试验以及邻近旧桥涵调查对比，由经验和理论公式计算综合分析确定。4.1.14.1.1粘性土、黄土地基承载力检测粘性土、黄土地基承载力检测对于粘性土和黄土地基，可在现场取有代表性的土样（一般每个基础的地基不少于4个土样）进行土工试验，得到地基土的有关物理力学指标，由规范求出承载力。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检

2、测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术4.1.24.1.2砂土、碎石地基承载力检测砂土、碎石地基承载力检测对于砂类土、碎石土地基承载力可按其分类和密实度确定，表2.4.8和表2.4.9给出其容许承载力，砂类土和碎石土的分类可以按桥规规定确定。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术引入

3、相对密度的概念，如用一定的试验方法测得砂土最紧密状态的孔隙比emin和最疏松状态的孔隙比emax（最大孔隙比），则相对密度Dr可由下式求得： 式中：e砂土天然状态的孔隙比。如Dr=0,e=emax，表示砂土处于最 疏松的状态；如Dr=1，则e=emin，表示砂土处于最紧密状态4.1.34.1.3标准贯入试验标准贯入试验标准贯入试验（SPT）是一种重型动力触探法，采用质量为63.5 kg的穿心锤，以76cm的落距，将一定规格的标准贯入器先打入土中15cm，然后开始记录锤击数目，将标准贯入器再打入土中30cm，用此30cm的锤击数作为标准贯入试验的指标N。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥

4、梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术（1）试验设备标准贯入试验装置的重要部件为：落锤。质量为63.5kg的穿心锤；贯入器。形状和尺寸如图2.4.1所示；探杆。直径42 mm；锤垫和导向杆；自动落锤装置。（2）试验注意事项1）将贯入器打入土中，贯入速率为1530击/min，并记录锤击数，包括先打15 cm的预打击数，后30cm中每10cm的锤击数以及30cm的累计锤击数N。如锤击数超过50，则按下式换算锤击数N： 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术式中：n所选取的锤击数； s相应于n的锤击量,cm。2)旋转探杆，提出贯入器，并取出

5、贯入器中的土样进行鉴别、描述、记录，必要时送试验室分析。3）由于钻杆的弹性压缩会引起功能损耗，钻杆过长时传入贯入器的功能降低，因而减少每击的贯入深度、亦即提高了锤击数，所以需要根据杆长对锤击数进行修正： 式中：N0实际记录的锤击数； 修正系数，按钻杆长度由表2.4.10选用； N修正后的锤击数。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 4）对于同一土层应进行多次试验，然后取锤击数的平均值。（3）标准贯入试验的应用标准贯入试验国内外已积累了大量的实践资料，给出了砂性土和粘性土一些物理性质和标准贯入试验锤击数N的经验关系，可供工程中使用。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与

6、桥梁工程试验检测技术 1）根据N估计砂土的密实度，见表2.4.11。 2）根据N估计天然地基的容许承载力 0，见表2.4.12和表2.4.13。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3）根据N估计粘性土的状态，见表2.4.14（冶金工业武汉勘察公司资料）。4）根据N估计土的内摩擦角，见表2.4.15。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术现场（野外）荷载试验是向置于自然地基上的模型基础施加荷载，测量模型在不同荷载等级作用下的沉降量，根据荷载和沉降量的关系计算地基土的变形模量和评定地基承载力。图 2.4.3 荷载强度与沉降量的关系 出版社道路与桥梁工程

7、试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术对于典型的荷载试验PS曲线，在曲线上能够明显地区分三个阶段，则在确定地基容许承载力时，要求地基容许承载力不超过比例界限，这时地基土是处于压密阶段，地基变形较小。图 2.4.4 地基破坏过程的三个阶段 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术4.2钻（挖）孔灌注桩检测4.2.14.2.1泥浆性能指标检测泥浆性能指标检测钻孔灌注桩调制的护壁泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况采用不同性能指标，一般可参照表2.4.16选用。（1）相对密度x可用泥浆相对密度计测定。若工地无以上仪器，可用一口杯称其质量设为m1，再装满清水称其质量m2

8、，再倒去清水，装满泥浆并擦去杯周溢出的泥浆，称其质量设为m3，则（2）粘度用工地标准漏斗粘度计测定，粘度计如图2.4.5所示。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术（3）静切力工地可用浮筒切力计测定（图2.4.6）。测量泥浆切力时，可用下式表示：式中：G铝制浮筒质量，g；d浮筒的平均直径，cm；h浮筒的沉没深度，cm；泥浆容量，g/cm3；浮筒壁厚，cm。（4）含砂率工地可用含砂率计（图2.4.7）测定。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试

9、验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术（5）胶体率（%）胶体率是泥浆中土粒保持悬浮状态的性能。测定方法可将100 mL泥浆倒入100 mL的量杯中，用玻璃片盖上，静置24 h后量杯上部泥浆可能澄清为水，测量时其体积如为5 mL，则胶体率为100-5=95，即95%。（6）失水率（mL/30 min）用一张12 cm12 cm的滤纸，置于水平玻璃板上，中央画一直径3 cm的圆，将2 mL的泥浆滴入圆圈内，30 min后，测量湿圆的平均直径减去泥浆摊平的直径（mm），即为失水率。在滤纸上量出泥浆皮的厚度（mm）即为泥皮厚度（7）酸碱度即酸和碱的强度简称，也有简称为酸

10、碱值的。pH值是常用的酸碱标度之一。4.2.24.2.2混凝土钻孔灌注桩完整性检测混凝土钻孔灌注桩完整性检测混凝土钻孔灌注桩是桥梁及建筑结构物常用的基桩形式之一，灌注桩的质量检测就显得格外重要。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术目前，常用的钻孔灌注桩质量的检测方法有以下几种：（1）钻芯检验法由于大直径钻孔灌注桩的设计荷载一般较大，用静力试桩法有许多困难，所以常用地质钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样，通过对芯样的观察和测试确定桩的质量。（2）振动检验法所谓振动检验法又称动测法。它是在桩顶用各种方法（例如锤击、敲击、电磁激振器、电水花等）施加一个激振力，使桩体乃至桩土体系产

11、生振动，或在桩内产生应力波，通过对波动及振动参数的种种分析，以推定桩体混凝土质量及总承载力的一类方法：1）敲击法和锤击法。2）稳态激振机械阻抗法。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3）瞬态激振机械阻抗法。4）水电效应法。（3）超声脉冲检验法该法是在检测混凝土缺陷技术的基础上发展起来的。检测时探头分别在两个管子中同步移动，沿不同深度逐点测出横截面上超声脉冲穿过混凝土时的各项参数，并按超声测缺原理分析每个断面上混凝土的质量。（4）射线法该法是以放射性同位素辐射线在混凝土中的衰减、吸收、散射等现象为基础的一种方法。当射线穿过混凝土时，因混凝土质量不同或因存在缺陷，接收仪所记

12、录的射线强弱发生变化，据此来判断桩的质量。4.3基桩承载力检测现有确定基桩承载力的检测方法有两种，一种是静荷载试验，另一种是各种桩的动测方法。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术4.3.14.3.1基桩的垂直静载试验基桩的垂直静载试验垂直静载试验是在试桩顶上分级施加静荷载直到土对试桩的阻力破坏时为止，从而求得桩的容许承载力单桩的下沉量。（1）加荷装置1）基本要求。2）加载量的确定。3）反力装置。（2）基准点与基准梁的设置1）基准点的设置。2）基准梁的设置。（3）测试仪器与装置测量仪器必须精确，一般使用精度为1/20 mm的光学仪器或力学仪器。 出版社道路与桥梁工程试验检

13、测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术观测用的测桩与试桩和锚桩的净距参见表2.4.17。 （4）试验加载方式试验加载方式分为三类，见表2.4.18，可根据具体情况选择采用。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术（5）破坏载重、极限载重及容许载重的确定1）破坏载重。2）极限载重。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术3）容许载重。（6）卸除载重卸载应分阶段进行，每阶段卸载量可为每两个阶段的加载重。每次按顺序卸除载重后应将桩的回弹量在各仪器的读数分别记录。（7）试验操作注意事项1）利用已完成的桩作锚桩

14、，当用常备式钢梁、工字钢叠合梁或用高强钢材特殊设计的钢梁时，应根据最大试验荷载验算反力梁的强度和挠度。2）如利用已有的基桩当作锚桩，不允许损伤桩身。3）验算锚桩抗拔能力时的极限摩阻力值，应采取比桩受压时极限摩阻力值为低的值。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术4）当采用加载平台时，每件压重以及平台自重均应标定，需要时可以用颜色标明，易于计算。5）使用的千斤顶必须逐台加以标定。6）观测桩的沉降量一般采用百分表测量。7）预计千斤顶的顶起量，力求避免在一次试验的中途松顶加垫。8）为减少千斤顶有效顶程的耗损，可采取以下措施：试验前先用千斤顶加压，消除垫材、栓孔等处的压缩变形及空

15、隙，然后将千斤顶松回，加填垫材，填补空隙。加强试验设备的结构刚度。锚桩的受拔力应小于其极限摩阻力，其拔起量一般应小于20 mm。9）锚桩拔起的休止应先于试桩下沉的休止。10）对锚桩的拔起应同时进行观测，以便从拔起的均衡程度及拔起与时间关系曲线中分析其对试桩的可能影响。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术11）试桩的下沉和锚桩的拔起都将使千斤顶降压，须不断观察压力表，随时加压，以维持每阶段的加载量不变。最好设置液压补偿器（见图2.4.9），使千斤顶自动保持恒压。12）应随时检查加载设备情况，注意有无变形、倾侧或声响等异状。13）一个或几个千斤顶的中轴线，必须与试桩的中轴线

16、相吻合，否则由于偏压易产生压坏桩头及偏斜的事故。14）应防止试验地点附近震动干扰、装置自身温度变形及土冻胀影响。（8）试验记录及资料整理所有试验观测读数，应随时直接填入记录表，见表2.4.19，并根据记录资料整理绘制桩的下沉与荷载关系曲线及桩的下沉与时间关系曲线，如图2.4.10。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.4.9 液压补偿器作用示意 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.4.10 基桩垂直静载试验曲线图示例 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术

17、（9）根据垂直静载试验求算冲击公式的修正系数用静载试验前的冲击试验得出的贯入度e1，代入冲击公式求出容许承载力P1，以P2表示静载试验得出的实际容许承载力，则正式沉桩时采用冲击公式的修正系数a应为：现以格氏公式为例，修正后的容许承载力应为：而控制贯入度应为： 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术考虑土的休息系数b，则沉桩施工时的控制贯入度应为： （10）快速加载试验法一般桩的垂直静载试验系采用慢速循环加载（维持荷载法），即上述方法。4.3.24.3.2基桩的水平静载试验基桩的水平静载试验（1）加载装置及观测装置水平荷载试验常采用横向放置的千斤顶加荷，如图2.4.12所示，

18、两试桩净距不小于4 m或按设计规定办理。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术（2）加载方式和程序加载有连续加载方式和循环加载方式，按等级差递增荷载，每次加载等级为估计的最大水平荷载的1/101/5，一般为0.51.0 t递增，过软土的土质可采用0.2 t级差。（3）资料整理及极限荷载的确定根据试验结果，绘制水平荷载试验的“荷载位移曲线”，取横坐标10 cm为0.5 t荷载，纵坐标1 cm为1 mm的水平位移。在采用循环加载法时，根据观测记录，绘制循环荷

19、载位移时间关系，见图2.4.13。4.3.34.3.3基桩高应变动力检测（凯斯法）基桩高应变动力检测（凯斯法）（1）基本原理凯斯法以现代波动理论为基础，导出了一套简捷的分析计算公式，借助于 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.4.13 水平位移时间曲线图 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术现代的振动测量和信号处理技术。这里略去冗长的数学推导，直接给出凯斯法判定计限承载力的计算公式。式中：Rc由凯斯法判定的单桩极限承载力，kN； Jc凯斯法阻尼系数； t1速度峰值对应的时刻，ms； F(t1)t1时刻的锤击力，kN； v(t1)t1时刻的质点

20、运动速度，m/s； Z桩身截面力学阻抗，kNs/m； A桩截面积，m2； L测点下桩长，m。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术 (2)检测仪器及设备试验仪器应具有现场显示、记录、保存实测力与加速度信号的功能，并能进行数据处理、打印和绘图，如图2.4.14所示。其性能应符合下列规定：1）数据采集装置的模/数转换精度不应小于10位，通道之间的相位差应小于50 s。2）力传感器宜采用工具式应变传感器。3）安装后的加速度计在23 000 Hz范围内，灵敏度变化不应大于5%，冲击加速度不大于10 000 ms-2，其幅值非线性误差不应大于5%。4）传感器应每年标定一次。5）打桩

21、机械或类似的装置都可作为锤击设备。6）桩的贯入度可用精密水准仪、激光变形仪等光学器测定。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.4.14 仪器设备装置框图 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术（3）检测方法1）混凝土桩桩头的处理。2）传感器的安装。传感器的安装应符合下列规定：传感器应分别对称安装在桩顶以下桩身两侧如图2.4.15所示安装传感器的桩身表面应平整，安装面范围内的材质和截面尺寸应与原桩身等同。应变传感器的中心，与加速度传感器中心应位于同一水平线上。当采用膨胀螺栓固定传感器时，安装时应满足螺栓孔应与桩身中轴线垂直。安装完毕后的应变传感器

22、固定面应紧贴桩身表面，初始变形值不得超过规定值。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术图 2.4.15 测点处传感器安装（单位：mm） 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术当进行连续锤击检测时，应先将传感器引线与桩身固定可靠，防止引线振动受损。3）现场检测参数设定。桩的参数设定。桩身质量密度设定应符合下列规定：对于普通钢桩，质量密度应设定为7.85 t/m3；对于普通混凝土预制桩，质量密度可设定为2.452.55 t/m3；对于普通混凝土灌注桩，质量密度可设定为2.40 t/m3。桩材弹性模量设定值应按下式计算： 式中：E桩材弹性模量，kPa； v桩身内应力波传播速度，m/s； 桩材质量密度，kg/m3。 出版社道路与桥梁工程试验检测技术道路与桥梁工程试验检测技术采样频率和采样数据长度的设定。力传感器和加速度传感器标定系数的设定。4）测试技术要求。检测时要记录的每根桩的有效锤击次数，应根据贯入度及信号质量确定。每根桩检测时应记录的有效锤击次数可参照表2.4.20取定。当检测承载力时，从