镇海动刚度报告

1、宁波镇海芳烃项目（一期）工程项目试桩工程桩基动刚度测试一、工程概况宁波化工区地处经济发达的长江三角洲南翼宁波北部辽阔的海涂上，毗邻中国最大的工业城市上海；它距东方深水大港北仑港仅 24公里。园区总规划面积为56.22平方公里，园区地块地势开阔平坦，均为围海滩涂，拥有大片可供开发的滩涂地，发展空间大，滩涂地势开阔平坦；背靠北仑港，距国内最大的5万吨级、300万吨年吞吐能力的液体化工码头仅5公里，具有良好的区位优势。拟建场地位于宁波化工园区内，东临灰鳖洋，西邻岚山水库，西侧距离海天路约850米，通较为便捷。场地为围海填土区，地貌类型较单一，属滨海淤积型平原。桩的动刚度试验是为了提供动力机组等重要设

2、备基础在振动荷载作用下的动力设计参数，通过桩基的动刚度试验，了解桩在振动荷载下的工作性能，提供必要的桩基动力设计参数，根据中华人民共和国国家标准地基动力特性测试规范GB/T50269-97的要求对桩进行自由、强迫振动试验，量测桩的抗压刚度、抗剪刚度、抗弯刚度、轴向振动阻尼比和水平与回转藕合振动阻尼比等。试桩总数2根，即群桩动刚度试验1组。本次试桩拟对2根锚桩浇筑平台后，进行并联自由、强迫振动试验，以研究承台、柱头嵌固条件对桩身刚度的影响。为了取得上述桩的动力特性参数，对桩进行下列试验：1）水平与回转耦合自由振动试验；2）竖向自由振动试验；3）水平与回转耦合强迫振动试验；4）竖向强迫振动试验。二

3、、工程地质情况拟建场地位于宁波化工园区内，东临灰鳖洋，西邻岚山水库，西侧距离海天路约850米，通较为便捷。场地为围海填土区，勘察时正在回填塘渣，地面标高一般为1.793.13之间（根据孔口标高测算）。地貌类型较单一，属滨海淤积型平原。场地勘探深度范围内自上而下划分为如下地层： -1层 素填土（Qml）：杂色，土体结构松散，主要由块石、碎石、砾石及粘性土组成，揭示大块径块石达100cm，系近期人工堆积形成，土质不均匀。该层全址分布。-2层 淤泥质粉质粘土（Q43m）：黄灰色，流塑，高压缩性。含贝壳碎屑，切面稍有光泽，韧性中等，干强度中等，摇振反应无，土质不均。局部为软塑状粉质粘土。该层全址分布。

4、-3层 粘质粉土（Q43m+al）：黄灰色，稍密中密，湿很湿，中压缩性。含云母，切面无光泽，韧性低，干强度低，摇震反应迅速，土质不均。该层全址分布。层 淤泥质粉质粘土（Q42m）：灰色，流塑，高压缩性。具层理状，间夹粉砂团块或薄层，切面稍有光泽，韧性中等，干强度中等，摇振反应无，土质不均。局部为淤泥质粘土。该层全址分布。层 粉砂混粉质粘土（Q41m+al）：灰色，稍密，局部松散，饱和。主要矿物成分为长石、石英及云母等，颗粒级配差，混粉质粘土约2040%不等，土质不均。局部以粉质粘土混粉砂为主。该层全址分布。-1层 粉质粘土（Q41m）：灰色，流塑，高压缩性。具层理状，间夹粉土、粉砂薄层，切面稍

5、有光泽，韧性中等，干强度中等，摇震反应缓慢，土质不均。局部为淤泥质粉质粘土。该层全址分布。-2层 含粘性土粉砂（Q41m+al）：灰色，稍密中密，饱和。主要矿物成分为长石、石英及云母等，颗粒级配差，粘性土含量占1535%不等，轻微胶结，土质不均。该层局部分布。层 粉质粘土（Q32l+al）：黄褐色，软塑，中偏高压缩性。含铁锰质氧化物，局部含粉细砂颗粒，切面稍有光泽，韧性中等，干强度中等，摇振反应无，土质不均。该层局部分布。-1层 淤泥质粉质粘土（Q32m）：灰色，流塑，高压缩性。具层理状，间夹粉土、粉砂薄层，切面稍有光泽，韧性中等，干强度中等，摇震反应无，土质不均。局部为软塑状粉质粘土。该层全

6、址分布。-2层 含粘性土粉砂（Q32m+al）：灰色，中密，饱和。主要矿物成分为长石、石英及云母等，颗粒级配差，粘性土含量占1035%不等，轻微胶结，土质不均。该层局部分布。-3层 粉质粘土（Q32m）：灰色，软塑可塑，高中压缩性。含少量腐植物，局部粉粒含量较高，切面稍有光泽，韧性中等，干强度中等，摇振反应无，土质不均。该层全址分布。-1层 粉质粘土（Q32al+l）：褐灰蓝灰色，可塑，中压缩性。含少量腐植物及粉细砂团块，局部铁锰质渲染，切面稍有光泽，韧性中等，干强度中等，摇振反应无，该层全址分布。-2层 含粘性土中砂（Q32al）：褐灰色，密实，饱和。主要矿物成分为长石、石英及云母等，颗粒级

7、配较差，一般自上而下渐粗，粘性土含量约占10%，土质不均。局部以含粘性土细砂或砾砂为主。该层部分孔内揭露到。-3层 粉质粘土（Q32al+l）：蓝灰色，可塑，中压缩性。含少量腐植物及粉细砂团块，局部铁锰质渲染，切面稍有光泽，韧性中等，干强度中等，摇振反应无，土质不均。该层部分孔内揭露到。-1层 含粘性土粉砂（Q31al）：褐灰色，密实，饱和。主要矿物成分为长石、石英及云母等，颗粒级配差，粘性土含量约占15%，土质不均。该层仅在A88号孔揭露到。-2层 粉质粘土（Q31al+l）：褐灰色，可塑，中压缩性。偶见腐植物，切面稍有光泽，韧性中等，干强度中等，摇振反应无，土质不均。该层仅在A88号孔揭露

8、到。层 含粘性土粗砂（Qel）：黄褐色，密实，湿。主要由基岩风化碎屑物组成，颗粒级配较好，分选较差，粘性土含量约10%，土质不均，残积形成。该层仅在A88号孔揭露到。-1层 强风化凝灰岩（J3）：黄褐色，凝灰结构，块状构造，主要矿物成分为长石、石英等，节理裂隙发育，岩芯多呈碎块状，锤击易碎。该层仅在A88号孔揭露到。-2层 中风化凝灰岩（J3）：灰褐色、青灰色，凝灰结构，块状构造，主要矿物成分为长石、石英等，节理裂隙较发育，岩芯多呈短柱状，锤击声脆不易碎。该层仅在A88号孔揭露到，为本次勘察的最底层，未揭穿。三、实验仪器，设备和方法试验采用电磁式激振器产生的强迫振动，由拾振器、测震放大器、光线

9、记录示波器进行数据采集、记录，整理分析。试验仪器设备布置，见图1图3。图1 自由振动状态下桩抗剪、抗压刚度试验安装示意图图2桩基竖向强迫振动试验安装示意图图3 桩基水平与回转耦合强迫振动试验安装示意图3.1自由振动试验用“神仙葫芦”对试验桩施加水平拉力，拉力通过断裂器传至桩头上。用“神仙葫芦”拉断断裂器，突然释放水平拉力的方法使桩基作水平回转耦合自由振动，并用测振设备实测自由衰减振动过程。竖向自由振动试验采用铁球自由下落，冲击测试桩顶中心处。测试次数不小于3次。3.2强迫振动试验采用电磁式激振器作振源,最大扰力幅为600N。为了使激振器产生的激振力能很好地传到桩头上，激振器与桩头之间必须有可靠

10、的连接。拾振器安装于基础或桩头侧面的刚性座上，刚性座焊接于基础或桩头侧面的预埋件上。竖向强迫振动试验，对称地竖向安装2只拾振器，以测定竖向振动位移。在水平与回转耦合自由和强迫振动试验中，水平、竖向各安装2只拾振器，以测定水平振动位移和回转角值。激振频率自5Hz开始至200Hz，激振频率每升高1Hz，记录测试资料一次。测振设备由拾振器、测振仪、CRASV4.0数据采集与处理系统、微机、打印机等组成。图4 管桩试桩及承台布置图四、数据处理4.1数据处理依据地基动力特性测试规范：(1).水平回转耦合自由振动实验数据处理：地基水平回转向第一振型阻尼比=：第一周期的水平振幅。：第n+1周的水平振幅。地基

11、的抗剪刚度和抗弯刚度其中 ：基础质量 ：基础对通过其底面形心轴的转动惯量：基础顶面的水平振幅()：基础底面的水平振幅 ：基础水平回转耦合振动第一振型有阻尼固有频率(Hz)：基础高度(m)：基础重心至基础底面的距离(m):基础对通过其重心轴的转动惯量16试桩编号参数状态(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水平与回转耦合自由振动参数计算表 ,的计算试桩编号参数状态(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水平与回转耦合自由振动参数计算表 的计算 (2).水平回转耦合强迫振动实验数据处理：地基水平回转向第一振型阻尼比：基础水

13、平回转耦合振动第一振型共振点水平振幅：频率为0.707所对应的水平振幅地基的抗剪刚度和抗弯刚度其中：基础水平回转耦合振动参振总质量: 基础水平回转偶合振动第一振型无阻尼固有频率(Hz)： 基础共振点频率(Hz)：激振力（KN）：基础第一振型转动中心至基础重心的距离(m)：基础高度(m)：基础重心至基础底面的距离(m)：基础重心至激振器水平扰力的距离(m)：基础回转半径(m):基础对通过其重心轴的转动惯量表3 水平与回转耦合强迫振动参数计算表 ，的计算试桩编号参数状态(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).竖向强迫振动实验数据处理：地基阻尼比其中： ：由第I点计算的地基竖向阻尼比：基础竖向振动共振频率（Hz）：基础竖向振动的共振振幅：在幅频响应曲线上取的第I点的频率（Hz）：在幅频响应曲线上取的第I点的频率所对应的振幅地基的抗压刚度 P：激振力（kN）表4 竖向强迫振动参数计算表 ，的计算试桩编号参数状态(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).竖向自由振动实验数据处理：地基阻尼比：第一周的振幅：第n+1周的振幅n：自由振动的周期数地基的抗压刚度其中 ：基础最大振幅（m）,：基础有阻尼固有频率（Hz）：铁球自由下落时的速度（m/s）H1：铁球下落的高度（m）H2：铁球回弹高度（m）:回弹系数：铁球质量(t)：两次冲击的时间间隔（s）表5 竖向自由振动参数计算表 ，的计算试桩编号参数状态()()(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、测试结果表6 自由振动测试结果试桩编号试验状态(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 强迫振动试验结果试桩编号试验状态(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、桩的动刚度试验结果和建议桩的动刚度参数是动荷载(动力机器荷载,地震荷载等)作用下,建筑物上、下部共同作用动力分析的必要计算参数。本工程试验桩在其顶部浇注了承台，采用了自由振动（水平回转耦合自由振动，竖向自由振动）和强迫振动（水平回转耦合强迫振动，竖向强迫振动）两种方法。通过分析测试数据，发现动刚度参数有一定的规律性。本次试验是在桩顶