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篇(1)

[關(guān)鍵詞] 橋梁；樁基；檢測(cè)；技術(shù)

[中圖分類號(hào)] U443.15 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

1 樁基工程及樁基檢測(cè)技術(shù)的分類研究

1.1 樁基工程分類

樁基工程根據(jù)其不同的應(yīng)用功能，受力情況和施工方法，有著不同的分類，對(duì)應(yīng)的樁基檢測(cè)方法也會(huì)有所不同。不同樁的樁身完整性的判別標(biāo)準(zhǔn)亦不同，一般按照樁身完整性類別不同可將其化為以下四類：一類樁樁身完整且能正常使用；二類樁樁身基本完整僅有輕度缺陷，仍可使用；三類樁樁身缺陷明顯影響樁身結(jié)構(gòu)承載力；四類樁樁身缺陷嚴(yán)重影響樁身結(jié)構(gòu)承載力。

1.2 樁基檢測(cè)技術(shù)分類

目前我國(guó)常使用的樁基檢測(cè)技術(shù)主要分為四大類，每類又分為兩種不同的檢測(cè)方法，一般來(lái)說(shuō)，各類技術(shù)的選擇是以檢測(cè)目的和技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)為基本的評(píng)判依據(jù)，而事實(shí)上每類技術(shù)都有其適用的范圍[1]。

2 常用樁基工程檢測(cè)技術(shù)的功能及優(yōu)缺點(diǎn)分析

根據(jù)以上筆者對(duì)樁基工程及樁基檢測(cè)技術(shù)的分類研究，下面我們就幾類常見的不同樁基檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)目的和功能，以及相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析。

直接檢測(cè)技術(shù)中的取樣試件試驗(yàn)可以反映灌注混凝土強(qiáng)度及灌注前混凝土性能，是混凝土灌注樁施工質(zhì)量驗(yàn)收主控項(xiàng)目，常用于檢測(cè)混凝土是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)。

在輻射檢測(cè)技術(shù)中，常用超聲波透射法檢測(cè)灌注樁的樁身缺陷及其位置，以判定其樁身的完整性的類別，這種檢測(cè)方法過(guò)程比較細(xì)致，且不受樁徑樁長(zhǎng)的限制，但因要預(yù)埋聲測(cè)管，成本高，最終無(wú)法定量地判斷樁身缺陷。

動(dòng)力試樁技術(shù)主要有低應(yīng)變法和高應(yīng)變法。其中低應(yīng)變法測(cè)試簡(jiǎn)便、原理清晰、成本低、成果可靠，常用于檢測(cè)各類樁基樁身缺陷及其位置，以判定樁身完整性類別。但這種檢測(cè)方法也存在局限，如樁頭混凝土比較松軟時(shí)，應(yīng)力波不能沿樁身往樁底傳播，將無(wú)法獲取樁底的反射信號(hào)；當(dāng)樁身缺陷較多時(shí)，會(huì)影響后續(xù)的缺陷反射信號(hào)測(cè)試；當(dāng)樁身存在擴(kuò)頸或縮頸等變化較緩慢的缺陷時(shí)，將會(huì)使變化界面處的反射信號(hào)不太明顯，造成誤判或漏判；檢測(cè)效果還會(huì)受樁長(zhǎng)徑比的影響，如對(duì)深部的缺陷反應(yīng)不靈敏；該檢測(cè)方法還存在缺陷只定性而不能定量分析的不足。相對(duì)低應(yīng)變法而言，高應(yīng)變法所用設(shè)備較為笨重，效率低且費(fèi)用高，但其有效檢測(cè)深度和激勵(lì)能量較大，尤其是其在用于判定樁身水平整合型縫隙或預(yù)制樁接頭等缺陷時(shí)，可有效查明是否影響到豎向抗壓承載力，因此這種方法常用于判定單樁豎向抗壓承載能力是否滿足設(shè)計(jì)要求，除此之外還可用于分析樁側(cè)和樁端阻力，但波形分析中的不確定性依然會(huì)導(dǎo)致其誤差偏大。

在靜力試樁技術(shù)中，可分為鉆芯法和靜載試驗(yàn)法。其中鉆芯法所取巖芯可制作成試件進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，因此常用于檢測(cè)灌注樁樁長(zhǎng)，樁身混凝土強(qiáng)度（只反映小部分的混凝土質(zhì)量），樁底沉渣厚度，還可以判斷樁身完整性類別，但也存在盲區(qū)，且設(shè)備龐大，操作費(fèi)工費(fèi)時(shí)，價(jià)格也較高昂。而靜荷載試驗(yàn)根據(jù)其受力因素的不同，可分為單樁豎向抗壓、抗拔和水平靜載試驗(yàn)。單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)既可用于確定和判斷單樁豎向抗壓極限承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，還可通過(guò)樁身內(nèi)力及變形測(cè)試來(lái)測(cè)定樁側(cè)、樁端阻力，同時(shí)還能驗(yàn)證高應(yīng)變法的單樁豎向抗壓承載力檢測(cè)的結(jié)果。單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)主要用于確定單樁豎向抗拔極限承載力，判定其是否滿足設(shè)計(jì)要求，以及測(cè)定樁的側(cè)摩阻力，但它也有與單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)相同的局限之處；單樁水平靜載試驗(yàn)主要用于確定單樁水平臨界和極限承載力，推定土抗力參數(shù)，判定水平承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，測(cè)定樁身是否彎矩和撓曲[2]。但這種三種檢測(cè)方法都很費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)錢，且用數(shù)量較少的樁作靜載試驗(yàn)所得出的結(jié)果較為片面，難以代表全體樁基的質(zhì)量情況，都不適用于高承載力樁。

3 我國(guó)常見的幾類樁基檢測(cè)技術(shù)有效檢測(cè)和綜合使用

根據(jù)目前普遍使用的橋梁樁基檢測(cè)方法一般規(guī)定為聲波透射法、低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法及鉆孔取芯法等普檢技術(shù)，這些技術(shù)方法因各自的理論假設(shè)及各種因素影響，均存在一定的局限性，因此有必要充分和有效利用各種方法的優(yōu)點(diǎn)來(lái)解決工程上的實(shí)際問(wèn)題。

3.1 各類樁基檢測(cè)技術(shù)的有效檢測(cè)方法

若樁基檢測(cè)在低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法所適用范圍內(nèi)，盡量采用動(dòng)測(cè)法，動(dòng)測(cè)結(jié)果樁基施工存在沉渣及持力層不符合要求時(shí)，可用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法對(duì)聲波透射法進(jìn)行校核；對(duì)于動(dòng)測(cè)法之外的地質(zhì)條件復(fù)雜、主墩樁或較重要部位的樁基，則可用聲波透射法進(jìn)行檢測(cè)。若動(dòng)測(cè)法受到地質(zhì)條件的影響，使得樁底持力層、沉渣等難以判斷，可采用鉆孔取芯法進(jìn)行校核，當(dāng)取芯時(shí)，通過(guò)加固處理難以解決樁基存在的局部缺陷或持力層稍差現(xiàn)象時(shí)，可采用高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法進(jìn)行承載力檢驗(yàn)。

3.2 各類樁基檢測(cè)技術(shù)的綜合應(yīng)用

采用一種方法對(duì)樁身質(zhì)量（完整性）做出正確判定時(shí)，根據(jù)檢測(cè)目的，檢測(cè)方法的適用范圍，并綜合考慮各種因素如地質(zhì)情況、設(shè)計(jì)、施工因素以及受檢樁類型等，同時(shí)選用多種方法進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性[3]。如可聯(lián)合低應(yīng)變法和鉆孔取芯法處理大直徑灌注樁的完整性。

結(jié)語(yǔ)：橋梁樁基工程及檢測(cè)技術(shù)分類繁多，為了保證各類樁基工程用到合適的樁基檢測(cè)技術(shù)，筆者建議應(yīng)綜合各類檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，研究出一套高效的綜合檢測(cè)技術(shù)，以適用當(dāng)前形勢(shì)的需要。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉冀.樁基檢測(cè)技術(shù)的綜合應(yīng)用[D].中南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011（1）：9-27.

[3]馮建亞.橋梁樁基檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用與探討[J].職業(yè)教育―科技與向?qū)В?011（8）：148-148.

篇(2)

關(guān)鍵詞：基樁動(dòng)測(cè)；擬合分析；擬合分析應(yīng)用

1 高應(yīng)變法的重要性

高應(yīng)變法是用重錘沖擊樁頂，實(shí)測(cè)樁頂部的速度和力時(shí)程曲線，通過(guò)波動(dòng)理論分析，對(duì)單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進(jìn)行判斷的方法。在實(shí)際應(yīng)用中主要用于檢測(cè)基樁的豎向抗壓承載力和對(duì)低應(yīng)樁身變完整性檢測(cè)的驗(yàn)證檢測(cè)。但是在基樁豎向抗壓承載力檢測(cè)的應(yīng)用中，高應(yīng)變實(shí)測(cè)的是對(duì)基樁動(dòng)態(tài)沖擊下的承載力反應(yīng)，而我們實(shí)際工程中對(duì)基樁承載力的要求是長(zhǎng)期的，是要求基樁在長(zhǎng)期的豎向載荷下保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)。怎樣由“動(dòng)”來(lái)推理“靜”，并且保證結(jié)果的準(zhǔn)確性是我們一直在研究和探索的。

翻看現(xiàn)行的建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（JGJ106-2003），我們可以發(fā)現(xiàn)，雖然高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)取得很大發(fā)展，我們的規(guī)范要求在實(shí)際應(yīng)用中還是增加了很多限制條款，可是從規(guī)范限制條款的用字來(lái)看，又給了我們很大的空間。規(guī)范規(guī)定“對(duì)于Q-S曲線具有緩變型特征的大直徑灌注樁。不宜采用本方法進(jìn)行豎向抗壓承載力檢測(cè)”，同時(shí)規(guī)定對(duì)規(guī)范重點(diǎn)講述的凱斯法判定基樁承載力值的方法又僅限于中小型直徑樁。可是現(xiàn)代建筑工程項(xiàng)目對(duì)基樁提出的更高的要求，對(duì)于基樁的規(guī)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅僅是“中小”直徑的樁基那么簡(jiǎn)單了。對(duì)于“不宜”應(yīng)用的地方，是否就“不能”應(yīng)用呢，當(dāng)然不是，只不過(guò)是應(yīng)用過(guò)程需要更加謹(jǐn)慎，需要檢測(cè)人員更加成熟的經(jīng)驗(yàn)和智慧，需要更加合理可靠的檢測(cè)理論，那就是擬合分析。

2 高應(yīng)變法擬合分析

高應(yīng)變擬合分析，等于給高應(yīng)變檢測(cè)方法插上了有力和成熟的翅膀。擬合分析是利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的波形曲線，輸入到更加精密的波動(dòng)理論計(jì)算程序當(dāng)中。通過(guò)計(jì)算至與實(shí)測(cè)值的反復(fù)比較，不斷修改人為假定的參數(shù)值，得到更加準(zhǔn)確的分析結(jié)果，并使分析過(guò)程的人為因素降低到最小。一般來(lái)說(shuō)，擬合分析的結(jié)果比較接近于靜載荷檢測(cè)結(jié)果，或者通過(guò)擬合分析，可以使我們對(duì)基樁承載力的判定更加有力有據(jù)。可以說(shuō)高應(yīng)變未來(lái)的發(fā)展，很大一方面取決于擬合分析的發(fā)展和成熟。

對(duì)于擬合分析的種種優(yōu)勢(shì)不再累述，我們先就前文提到的“大直徑灌注樁”檢測(cè)看一工程實(shí)例。大直徑灌注樁，設(shè)計(jì)極限承載力可達(dá)到上千噸甚至幾千噸，要想利用高應(yīng)變法充分激發(fā)出大直徑灌注樁的的極限承載力，單單對(duì)設(shè)備要求的就很高。而實(shí)際應(yīng)用中，由于各種安全系數(shù)的取舍和設(shè)置，其實(shí)際承載力可能遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)承載力，這對(duì)于我們的檢測(cè)工作更是增加困惑。

3 擬合的應(yīng)用實(shí)例

某項(xiàng)目工程，設(shè)計(jì)為直徑800mm的鋼筋混凝土灌注樁，設(shè)計(jì)極限承載力值為6600kN。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)采用60kN鑄鐵錘（錘重略低于規(guī)范要求，客觀上也增加了檢測(cè)難道），現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)曲線凱斯法分析計(jì)算，極限承載力不足3500kN，采用擬合法進(jìn)一步分析，在保證擬合效果較好的情況下，調(diào)整各樁土模型參數(shù)，極限承載力剛剛到5000kN。該檢測(cè)樁通過(guò)低應(yīng)變檢測(cè)和高應(yīng)變曲線分析，該樁樁身完整性判定不低于Ⅱ類樁，通過(guò)分析巖土工程勘察報(bào)告和基樁成樁記錄，該場(chǎng)地地基條件穩(wěn)定，成樁質(zhì)量可靠，那么，是什么原因?qū)е鲁休d力檢測(cè)結(jié)果偏低呢？我們是否有可靠依據(jù)判定該樁承載力滿足設(shè)計(jì)要求呢？只有通過(guò)進(jìn)一步擬合分析各過(guò)程數(shù)據(jù)，果然有進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)。

我們發(fā)現(xiàn)，該樁擬合分析提供的土阻力呈倒梯形分布，這跟正常情況下基樁受到充分激發(fā)后的土阻力分布是完全不同的，從第四段開始，土阻力呈明顯下降趨勢(shì)，擬合分析各段土阻力值如表1所示。

如果第4段以下都至少能夠達(dá)到第4段的土阻力狀態(tài)，那么在實(shí)際中這種假設(shè)還算是比較保守的，我們?cè)賮?lái)看至少有1406kN的土阻力未被激發(fā)，如表2所示。

將這1406kN加在擬合分析的極限巖土阻力之上，可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)數(shù)值僅比6600kN低不到3%。這僅是考慮樁側(cè)阻力且很保守情況的外推，尚未考慮樁端阻力。這樣結(jié)合該項(xiàng)目樁基工程的其他相關(guān)資料，再由上述分析，就可充分判斷實(shí)際檢測(cè)樁的單樁極限承載力是滿足設(shè)計(jì)要求的。

以上僅僅是擬合分析對(duì)于大直徑灌注樁的一種小的嘗試。在實(shí)際檢測(cè)工作中，擬合分析信號(hào)的采集、選擇等，均對(duì)我們檢測(cè)結(jié)果的判斷有較大影響。一般來(lái)說(shuō)，好的擬合效果與檢測(cè)結(jié)論并不矛盾，可是怎么樣取得理想的擬合效果，怎樣利用擬合分析做出充分的判斷，仍是廣大一線檢測(cè)人員任重道遠(yuǎn)的任務(wù)。但是有一點(diǎn)我們堅(jiān)信，高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)的成熟和發(fā)展離不開擬合分析，運(yùn)用好是掌握和運(yùn)用高應(yīng)變檢測(cè)方法的有力武器。

4 結(jié)束語(yǔ)

基樁動(dòng)測(cè)需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐厚的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，而高應(yīng)變的擬合分析法為我們提供可靠的理論基礎(chǔ)，基本解決了由“動(dòng)”推理“靜”的問(wèn)題。擬合分析在運(yùn)用過(guò)程中，需要我們積累大量的經(jīng)驗(yàn)，需要廣大檢測(cè)人員充分的交流和學(xué)習(xí)。隨著設(shè)備、技術(shù)和理論的不斷成熟，擬合分析法在高應(yīng)變檢測(cè)中必將得到更加充分的應(yīng)用，發(fā)揮至關(guān)重要的作用！

參考文獻(xiàn)

[1]建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范JGJ106-2003[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[2]谷學(xué)倩.變頻技術(shù)在樁基低應(yīng)變檢測(cè)中的應(yīng)用研究[D].大連海事大學(xué)（碩士論文），2004.

篇(3)

關(guān)鍵詞：橋梁；樁基超聲波；檢測(cè)；探討

中圖分類號(hào)：TU9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

在建設(shè)橋梁的過(guò)程當(dāng)中，一般都采用鋼筋砼灌柱樁基礎(chǔ)，這樣的結(jié)構(gòu)往往由于施工出現(xiàn)瑕疵而影響這個(gè)橋梁的整體安全。因此，橋梁基礎(chǔ)的質(zhì)量安全問(wèn)題也就成為檢測(cè)環(huán)節(jié)當(dāng)中的重中之重。然而以往的檢測(cè)方法往往要求對(duì)橋梁的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行取樣，這多少都會(huì)影響橋梁的整體性以及一致性。而超聲波CT技術(shù)則完全不用擔(dān)心影響橋梁的美觀性，也不用通過(guò)對(duì)橋梁進(jìn)行取樣，簡(jiǎn)單的操作，高精度的測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果的清晰使現(xiàn)在我們對(duì)于橋梁的檢驗(yàn)程度越來(lái)越高。

1 現(xiàn)場(chǎng)靜力荷載檢測(cè)方法中出現(xiàn)的問(wèn)題及技術(shù)分析

現(xiàn)場(chǎng)靜力荷載法通常采用現(xiàn)場(chǎng)加載測(cè)加載與沉降曲線,通過(guò)P―S曲線,分析樁的承載力,來(lái)分析樁的施工質(zhì)量。通常P―S曲線的起始段為一段近似正比例的一次函數(shù)線,隨著荷載的增加,曲線越來(lái)越陡,當(dāng)曲線曲率近似無(wú)窮或者說(shuō)是垂直于荷載軸時(shí),說(shuō)明樁承載力達(dá)到了最大承載力,此時(shí)的樁承載力與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較,如果小于設(shè)計(jì)值,則說(shuō)明樁基不滿足承載力要求,反之,則符合承載力要求。當(dāng)在P―S曲線中突然出現(xiàn)位移陡變時(shí),則說(shuō)明樁基中存在明顯的缺陷,反之,如果曲線比較平滑,則說(shuō)明樁基沒有嚴(yán)重的缺陷。

2 超聲波透射檢測(cè)方法中出現(xiàn)的問(wèn)題及技術(shù)分析

超聲波透射法通過(guò)在樁內(nèi)部預(yù)先埋設(shè)沿樁長(zhǎng)方向的聲測(cè)管,它可以發(fā)射超聲波脈沖并且接收探頭發(fā)出的周期性的脈沖波,并將其裝換成電信號(hào),通過(guò)特定的儀器,將電信號(hào)的頻率,幅值和時(shí)間等參數(shù)以波形圖的形式反映到儀器的屏幕上,可以通過(guò)分析波形圖知道樁身的情況。同時(shí)可以判斷樁身內(nèi)部的缺陷大小以及樁身混凝土的均勻性指標(biāo)和強(qiáng)度等級(jí)指標(biāo)。

超聲波透射檢測(cè)方法適用范圍通常是直徑在六十公分到一米的樁基,它只能對(duì)埋設(shè)有超聲波測(cè)管范圍內(nèi)的樁身進(jìn)行測(cè)試其完整性。通常來(lái)說(shuō),超聲波透射法測(cè)得的結(jié)果精確度高,具有十分可靠的性質(zhì),同時(shí)超聲波透射抗干擾能力很好,而且測(cè)量?jī)x器輕便,使用方便。但是要注意的是,所測(cè)樁基的齡期應(yīng)該在七天以上,并且應(yīng)該確定聲測(cè)管埋設(shè)符合要求,同時(shí)在測(cè)量前對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行核查和校正,保證儀器的工作性能良好。

技術(shù)分析通常包括聲波用時(shí)分析法,波幅分析法和聲時(shí)―深度分析法。

2.1 聲波用時(shí)分析法。

聲波用時(shí)分析法需要確定聲波用時(shí)的平均值和聲波用時(shí)標(biāo)準(zhǔn)差的二倍作為一個(gè)界限標(biāo)準(zhǔn),判別樁身有無(wú)缺陷。如果第n個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲波用時(shí)超過(guò)了缺陷臨界值,則說(shuō)明在第n個(gè)測(cè)點(diǎn)處可能存在樁身局部缺陷。

2.2 超聲波波幅分析法。

超聲波波幅分析法是利用所選取的超聲波信號(hào)波幅平均值的二分之一作為樁身有無(wú)缺陷的臨界值,因?yàn)樵谝欢ǔ潭壬?波幅是聲波中最敏感的聲學(xué)元素,所以這種測(cè)量分析法比較精確。如果第n個(gè)波幅小于波幅臨界值,就可以判斷在第n個(gè)測(cè)點(diǎn)處樁身存在缺陷。

2.3 聲時(shí)―深度曲線分析法。

聲時(shí)―深度曲線分析法是把相鄰兩個(gè)測(cè)點(diǎn)間曲線的斜率和其測(cè)點(diǎn)的差值的乘積作為判斷在測(cè)點(diǎn)處有無(wú)樁身缺陷的依據(jù)。通常當(dāng)乘積大于一個(gè)限定的界限值,則說(shuō)明樁身存在缺陷。

通常樁身質(zhì)量的好壞要根據(jù)聲時(shí)、聲速、波幅臨界值以及以上提出的聲時(shí)―深度曲線共同確定。再根據(jù)樁身的混凝土的離散程度不同將缺陷程度劃分為不同的等級(jí)。

3 應(yīng)變動(dòng)測(cè)檢測(cè)方法中出現(xiàn)的問(wèn)題及技術(shù)分析

應(yīng)變動(dòng)測(cè)法包括高應(yīng)變和低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法兩種。

高應(yīng)變動(dòng)測(cè)是利用重錘自由落體錘擊樁上端,從而得到相關(guān)動(dòng)力系數(shù),然后將相關(guān)系數(shù)用于既定的程序,通過(guò)計(jì)算和分析,從而可以確定樁身的完整程度和樁基的承載力,不過(guò)高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法在上世紀(jì)比較流行,但是由于其實(shí)驗(yàn)程序復(fù)雜,檢測(cè)起來(lái)不方便,到了本世紀(jì),在此基礎(chǔ)上,又發(fā)展出來(lái)了低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法,相對(duì)而言簡(jiǎn)單易行,廣受歡迎。

低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法是應(yīng)用小錘撞擊和現(xiàn)代化的傳感器結(jié)合,將小錘撞擊的動(dòng)力波通過(guò)傳感器,將其具體化為速度信號(hào)和頻率信號(hào),從而可以經(jīng)過(guò)分析,確定樁身的狀況。低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法最復(fù)雜的莫過(guò)于采集原始的動(dòng)測(cè)數(shù)據(jù)和動(dòng)測(cè)曲線分析,通過(guò)這兩個(gè)步驟就大致可以確定樁身缺陷存在的位置和大小。不過(guò)這種低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法也有一定的適用范圍,通常它的測(cè)樁長(zhǎng)度不大于50m,樁徑不大于1.8m,只有樁身的混凝土達(dá)到規(guī)定的養(yǎng)護(hù)時(shí)間后才可以進(jìn)行動(dòng)測(cè)實(shí)驗(yàn),動(dòng)測(cè)時(shí),應(yīng)該將樁頂清理干凈,尤其不能有浮漿,否則測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確,儀器安裝要牢固,檢測(cè)前應(yīng)該校正檢驗(yàn)儀器的精確度,一般每根樁應(yīng)該設(shè)置3個(gè)或者4個(gè)測(cè)點(diǎn),才能將樁身的全部情況準(zhǔn)確反映。

對(duì)于樁身完整性的分析,通過(guò)電腦將動(dòng)力波進(jìn)行分析,輸出從打印機(jī)上打印出來(lái),如果打印出來(lái)的波形是連續(xù)的有規(guī)律的阻尼波,這說(shuō)明該樁身完整,沒有缺陷;如果波形圖出現(xiàn)突變,相鄰的波峰既不圓滑也不連續(xù),這說(shuō)明在該處樁身存在離析變形,存在夾層現(xiàn)象;如果波形圖在樁心測(cè)點(diǎn)的反映波普連續(xù)而且圓滑完好,只有樁周反映波普有缺陷,這說(shuō)明樁身的該位置存在縮徑現(xiàn)象。

通常情況下,動(dòng)測(cè)法得到的波形越規(guī)則,衰減越有規(guī)律,樁身越完整,如果波形圖只是有微小的變形,樁地反射動(dòng)波也完整清晰,就說(shuō)明樁身的縮徑現(xiàn)象十分微小,離析程度輕微,此種情況,樁身的狀況不會(huì)影響樁的承載力;如果動(dòng)測(cè)波形圖出現(xiàn)了比較明顯的不規(guī)則波段,這說(shuō)明在該段樁身上存在泥隔或者較大的裂紋或者較大的縮徑現(xiàn)象,這時(shí)一般對(duì)樁的承載力影響比較大,需要經(jīng)過(guò)單樁承載力測(cè)試確定樁的承載力才能確定該樁是否予以驗(yàn)收;如果波形出現(xiàn)了嚴(yán)重的變形或者斷波現(xiàn)象,這說(shuō)明樁的夾泥和離析現(xiàn)象嚴(yán)重,甚至是斷樁,該樁不合格。

4 靜力觸探檢測(cè)方法中出現(xiàn)的問(wèn)題及技術(shù)分析

靜力觸探技術(shù)是采用原位測(cè)試的靜力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)參數(shù)來(lái)確定單樁的承載力通常需要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)得比貫入阻力,樁身側(cè)阻力,端阻力,然后經(jīng)過(guò)計(jì)算來(lái)確定樁基的承載力特征值,將計(jì)算得到的特征值除以規(guī)定的安全系數(shù)以后再與設(shè)計(jì)樁基承載力值比較,如果比設(shè)計(jì)樁基承載力值大,這說(shuō)明符合要求,否則,不符合要求,樁基無(wú)效。

5 結(jié)束語(yǔ)

橋梁工程的安全與否,其本質(zhì)影響因素直接就是樁基的質(zhì)量好壞,所以,公路橋梁建設(shè)中一定要注意好樁基的施工質(zhì)量。本文是我根據(jù)自己從事公路橋梁樁基施工以及檢測(cè)多年的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)的一些關(guān)于公路橋梁樁基檢測(cè)中出現(xiàn)的問(wèn)題以及對(duì)這些相關(guān)問(wèn)題的技術(shù)分析。本文簡(jiǎn)要介紹了現(xiàn)場(chǎng)靜力荷載和靜力觸探檢測(cè)方法中出現(xiàn)的問(wèn)題及技術(shù)分析,重點(diǎn)總結(jié)了超聲波透射和應(yīng)變動(dòng)測(cè)檢測(cè)方法中出現(xiàn)的問(wèn)題及技術(shù),目前使用最普遍的就是低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法和超聲波透射法,其簡(jiǎn)便易行,測(cè)試結(jié)果可靠性高,廣受建筑橋梁公路行業(yè)的歡迎,但是,仍存在不足,仍需要改進(jìn),相信在不久的將來(lái),隨著高科技的不斷發(fā)展,人們會(huì)研制出更加方便快捷可靠的儀器來(lái)為樁基檢測(cè)提供更加可靠的數(shù)據(jù),同時(shí),也希望我的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)能給現(xiàn)實(shí)公路橋梁樁基的檢測(cè)提供應(yīng)有的幫助。

參考文獻(xiàn)：

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篇(4)

關(guān)鍵詞：基樁檢測(cè)；低應(yīng)變反射波法；靜載試驗(yàn)；鉆芯法

Abstract: This paper provides the characteristics of the various methods and applicable conditions, and a variety of detection methods to detect process and the results, provide a useful reference for engineering inspection reasonable economic use the detection methods.Key words: pile foundation inspection; low strain reflected wave; static load test; core drilling method

一、引言  隨著我國(guó)建筑業(yè)的快速發(fā)展，采用樁基的工程日益增多。基樁的主要作用是利用本身遠(yuǎn)大于土的剛度將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞到樁周及樁端較堅(jiān)硬、壓縮性小的土或巖石中，以達(dá)到減少沉降，使建（）筑物滿足正常使用功能及抗震等要求。伴隨著大量基樁的采用，判定基樁質(zhì)量的方法也就凸顯得特別重要，常見的基樁檢測(cè)方法主要有低應(yīng)變法、高應(yīng)變法、聲波透射法、靜載荷試驗(yàn)（包括單樁豎向抗壓、抗拔、水平靜載試驗(yàn)）、鉆芯法等。

低應(yīng)變反射波法是基樁樁身完整性檢測(cè)的主要方法之一，因快速、便捷、經(jīng)濟(jì)、易于操作，且屬無(wú)損檢測(cè)，對(duì)施工不造成任何影響等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于樁身完整性的“普查”檢測(cè)中；其缺點(diǎn)是不能測(cè)定基樁的承載力，盡管上世紀(jì)80年代有過(guò)很多動(dòng)測(cè)法測(cè)定承載力的研究論文，可歷史表明它尚難擔(dān)重任。高應(yīng)變是一種快速檢測(cè)基樁承載力的方法，屬無(wú)損檢測(cè)；但其精度有限，且現(xiàn)行檢測(cè)規(guī)范中明確禁止大直徑樁、嵌巖樁使用該方法進(jìn)行檢測(cè)。高應(yīng)變方法亦可檢測(cè)樁身的完整性，因成本遠(yuǎn)高于低應(yīng)變方法，且對(duì)作業(yè)場(chǎng)地的要求高于低應(yīng)方法，故基樁完整性檢測(cè)一般采用低應(yīng)變手段。高應(yīng)變方法的“特長(zhǎng)”是判定預(yù)制管樁接頭的好壞及接頭部位之下的缺陷；另一個(gè)長(zhǎng)處是可用于打樁過(guò)程監(jiān)測(cè)，為選擇合適打樁機(jī)具、決定落錘高度、錘擊數(shù)等提供可靠根據(jù)。聲波透射法屬無(wú)損檢測(cè)方法，該方法的使用前提是灌樁過(guò)程中應(yīng)事先預(yù)埋聲測(cè)管，故其抽樣的“代表性”不足；但對(duì)于承載力動(dòng)則幾千噸，甚至幾萬(wàn)噸的海上鉆井平臺(tái)用樁，大型港口、碼頭樁或深山澗谷的場(chǎng)地澆灌的鐵路、公路橋梁基礎(chǔ)樁，聲波透射法則被廣泛運(yùn)用，因?yàn)檫@時(shí)其它方法就顯得無(wú)能為力。靜載試驗(yàn)是一項(xiàng)方法、理論上無(wú)可爭(zhēng)議的樁基檢測(cè)技術(shù)，目前它是最為準(zhǔn)確、可靠的檢測(cè)方法；實(shí)際工作中常把高應(yīng)變的動(dòng)測(cè)成果與靜載試驗(yàn)成果相比較，通過(guò)誤差大小以判定高應(yīng)變方法的適應(yīng)性和精度。鉆芯法是一種微破損或局部破損的檢測(cè)方法，具有科學(xué)、直觀、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，它適用于檢測(cè)樁身強(qiáng)度、樁底沉渣厚度、判定或鑒別樁端持力層巖土性狀及判定樁身完整性類別。

 本文以某工程檢測(cè)實(shí)際情況為例，通過(guò)低應(yīng)變和單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)聯(lián)合檢測(cè)鉆孔灌注樁的質(zhì)量，并對(duì)缺陷樁進(jìn)一步采用鉆芯法加以揭示，以確定缺陷的性質(zhì)、深度，為工程的后期處理提供可靠依據(jù)。另外通過(guò)多種檢測(cè)方法搭配使用，筆者試圖為一般工程總結(jié)出一套快速、可靠、有層次的檢測(cè)方法的組合系統(tǒng)，而這一系統(tǒng)是有效、經(jīng)濟(jì)的。

二、工程實(shí)例 某原料廠改造工程配料室擬建建筑基礎(chǔ)采用166根樁徑為800mm的鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)砼強(qiáng)度等級(jí)C35、樁端設(shè)計(jì)持力層的微風(fēng)化灰?guī)r、單樁豎向承載力特征值為4700kN。場(chǎng)地地層從上至下依次為：松散狀素填土、流塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、可塑狀粉質(zhì)粘土、可塑狀含角礫粉質(zhì)粘土、軟塑狀含角礫粉質(zhì)粘土、微風(fēng)化石灰?guī)r（嵌巖鉆孔灌注樁樁端土端阻力特征值6000kPa）、軟塑～流塑狀溶洞充填物、含碎石粘性土。

1、低應(yīng)變反射波法

按慣例本工程先采用低應(yīng)變進(jìn)行“普查”，起初決定抽檢總樁數(shù)為30%，且每個(gè)承臺(tái)下不少于一根。因低應(yīng)變“普查”中出現(xiàn)三類樁較多，業(yè)主于是召集各相關(guān)方商議，決定擴(kuò)大抽檢比例。最終本工程實(shí)際共抽檢基樁136根，占總樁數(shù)81.9%。低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果表明：I類樁53根；Ⅱ類樁56根；Ⅲ類樁27根。現(xiàn)就該工程I、II、III類樁的特點(diǎn)分述如下。

Ⅰ類樁：樁身結(jié)構(gòu)完整樁，樁身無(wú)明顯波阻抗變化，時(shí)域曲線中樁底明顯呈反向反射特征，波速在對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)范圍內(nèi)。曲線形態(tài)特征見下圖。

II類樁：樁底反映明顯，且樁底呈反向反射或近乎平滑（系樁端巖石與混凝土粘合較好，表現(xiàn)為無(wú)阻抗差異），而不會(huì)出現(xiàn)同相反射波；但在樁底反射波之前有一個(gè)同向反射波，可見樁身局部存在輕微缺陷（包括假縮頸情況）。曲線形態(tài)特征如下圖。

Ⅲ類樁：樁身結(jié)構(gòu)完整樁，時(shí)域曲線表明，樁端部位出現(xiàn)強(qiáng)同相反射且該反射信號(hào)還有二次反射，可見此類樁要么未嵌巖，要么樁底沉渣太厚。其曲線形態(tài)特征如下圖。

由于低應(yīng)變反射波法對(duì)樁類別分類的依據(jù)主要是樁身波阻抗的差異，而與樁身承載能力沒有充分、必然的聯(lián)系，因而實(shí)際中可能出現(xiàn)低應(yīng)變判定的Ⅲ類樁，其承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求的情況，比如設(shè)計(jì)要求單樁的承載力較低。為了避免此類事情的發(fā)生，業(yè)主決定對(duì)各類樁均抽取樣本，用靜載荷試驗(yàn)直接判定各類樁的載荷能力，以確定對(duì)Ⅲ類樁是否進(jìn)行工程處理。最后選取6#、61#Ⅰ類樁；55#、60#Ⅱ類樁；4#、53#、87#Ⅲ類樁進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)。

2、單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn) 

靜載荷試驗(yàn)采用慢速維持荷載法，電動(dòng)油泵逐級(jí)加載，共分10級(jí)加載和5級(jí)卸載，每級(jí)加載量為940kN，首級(jí)加載1880kN。每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后加下一級(jí)荷載，直到達(dá)到終止加載標(biāo)準(zhǔn)，然后分級(jí)卸載到零(卸載量為加載時(shí)分級(jí)荷載的2倍)。加載等級(jí)及靜載試驗(yàn)所得樁頂中心沉降量S與荷載Q所繪制的關(guān)系曲線，由Q―S曲線可看出：4#、6#、53#、55#、60#、61#、87#七根樁在加到最大荷載時(shí)，試驗(yàn)樁6#、55#、60#、61#四根樁Q―S曲線均無(wú)明顯比例界限，為緩變形曲線，各試驗(yàn)點(diǎn)沉降均很小，各樁均沒有達(dá)到極限破壞，單樁豎向極限承載力僅取所施加的最大荷載，則可得單樁豎向極限承載力為9400kN，所測(cè)各樁單樁豎向極限承載力從回彈曲線看，回彈均較大，這表明試樁主要處于彈性工作狀態(tài)，樁側(cè)摩阻力及樁端阻力均沒有充分發(fā)揮作用。也可由此判斷，最大加載量小于單樁豎向極限承載力，把最大加載量定為單樁豎向極限承載力是偏于安全的。

而低應(yīng)變檢測(cè)診斷為Ⅲ類的三根樁（4#、53#、87#）單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)結(jié)果表明： 4#、樁加載至7020kN時(shí)，最大沉降為112.25mm； 53#樁加載至1880kN時(shí)，最大沉降為127.46mm；87#樁加載至5640kN時(shí)，最大沉降為89.13mm；4#、53#、87#樁Q～S曲線均呈陡降型，依據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003），對(duì)于陡降型，取其發(fā)生明顯陡降的起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載值， 因此4#、53#、87＃樁單樁豎向抗壓極限承載力應(yīng)分別是3760kN、低于1800kN、3700kN。可見這三根Ⅲ類樁豎向抗壓極限承載力遠(yuǎn)未達(dá)到9400kN，就已破壞，這進(jìn)一步驗(yàn)證了低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果的正確性。

這七根樁靜載荷試驗(yàn)Q～S曲線如下：

3、鉆芯法

通過(guò)靜載荷試驗(yàn)業(yè)主充分肯定了檢測(cè)單位的動(dòng)測(cè)成果；為了充分揭示成樁缺陷的原因，以便加強(qiáng)相鄰工地施工管理，尋求本工程缺陷樁的處理方法，業(yè)主決定對(duì)4#、87#兩根樁進(jìn)行鉆芯檢測(cè)。抽芯結(jié)果為：鉆芯進(jìn)尺到6.8m至7.3m時(shí)取樣為破碎巖，鉆芯進(jìn)尺到7.3m至9.6m為溶洞充填，且鉆芯水質(zhì)明顯出現(xiàn)“渾濁”變化，鉆芯進(jìn)尺到9.6m至13.0m為完整基巖；87#樁抽芯結(jié)果表明，鉆芯進(jìn)尺到5.9m附近出現(xiàn)明顯“夾泥”現(xiàn)象，鉆芯進(jìn)尺6.1m至樁端為完整混凝土，樁端為完整基巖。87#樁進(jìn)行了四組抽芯抗壓實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：三組抗壓強(qiáng)度為16.6～25.2MPa,只有一組達(dá)到31.4MPa，未達(dá)到C35砼合理的強(qiáng)度要求。現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣照片見下圖：

4#樁現(xiàn)場(chǎng)照樣及現(xiàn)場(chǎng)取樣過(guò)程中水質(zhì)變化對(duì)比照片

87#樁現(xiàn)場(chǎng)照樣

4、Ⅲ類樁的缺陷分析及產(chǎn)生的原因

鉆探抽芯表明：III類樁的缺陷是樁底沉渣超標(biāo)，系清孔不干凈所致。清孔作為灌注樁施工中保證成樁質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，施工中盡可能的使樁孔中的沉渣全部清除，使混凝土與巖基結(jié)合完好，以提高樁基的承載力。樁底的沉渣過(guò)多主要由于施工中違犯操作規(guī)定，清孔不干凈或未進(jìn)行二次清孔造成的。抑或使用的泥漿比重過(guò)小或泥漿注入量不足，導(dǎo)致樁底沉渣浮起困難，故堆積在樁底，影響樁與地基結(jié)合。抑或鋼筋籠吊放過(guò)程中，由于鋼筋籠的軸向位置未對(duì)準(zhǔn)孔位，以致鋼筋籠碰撞孔壁，導(dǎo)致孔壁的泥土坍落于樁底。另外應(yīng)減少空孔時(shí)間，避免孔壁自然坍落。按施工操作規(guī)程要求下完鋼筋籠后，應(yīng)檢查沉渣量，如沉渣量超過(guò)規(guī)范要求，則應(yīng)利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔。 5結(jié)束語(yǔ)(1) 現(xiàn)有的檢測(cè)方法是能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出基樁質(zhì)量問(wèn)題的。在實(shí)際工程檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)人員應(yīng)根據(jù)各種檢測(cè)方法的特點(diǎn)，綜合、靈活運(yùn)用，以達(dá)到快速、準(zhǔn)確判定樁身缺陷的性質(zhì)、部位的目的，為尋找導(dǎo)致缺陷的原因，制定后期工程處理方案提供可靠的依據(jù)。(2) 低應(yīng)變判定的Ⅲ類樁，其承載力常常能夠滿足設(shè)計(jì)要求；除了說(shuō)明設(shè)計(jì)要求低外，另一個(gè)很重要的原因是：低應(yīng)變劃分樁類別的根據(jù)是樁身阻抗的變化，而與承載力沒有充分、必然的聯(lián)系。對(duì)于樁身質(zhì)量的基本要求除了樁身結(jié)構(gòu)完整性外，承載力必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其中對(duì)承載力的要求是首要的。在本工程實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，筆者經(jīng)低應(yīng)變檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Ⅲ類樁后，立即采用靜載荷試驗(yàn)方法進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)；除了“驗(yàn)證”低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果之外，更重要的是看III類樁的首要指標(biāo)承載力能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求；若能，則該III類樁不一定要進(jìn)行后期工程處理，這樣的安排（檢測(cè)方法的組合）是為了給業(yè)主省時(shí)、省力（財(cái)力）。

（3）鉆芯法當(dāng)然能夠驗(yàn)證低應(yīng)變的準(zhǔn)確性，本工程低應(yīng)變發(fā)現(xiàn)III類樁后，也可先采用鉆芯法進(jìn)行驗(yàn)證；但是即便鉆芯法驗(yàn)證了低應(yīng)變的III類樁判定的準(zhǔn)確性，卻依然不能回答該類樁承載力能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題；況且經(jīng)抽芯后，再做靜載荷試驗(yàn)，有可能既延誤時(shí)間，又使靜載荷結(jié)果遭到質(zhì)疑，因?yàn)榻?jīng)抽芯后，樁身已有微損，基樁承載力可能降低。因此，我們認(rèn)為檢測(cè)方法的選擇、搭配，各種檢測(cè)方法實(shí)施的先后順序，在實(shí)際工程檢測(cè)中是很有講究的。

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關(guān)鍵詞：大型橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)檢測(cè)技術(shù)傳感器

中圖分類號(hào)： TU997 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、現(xiàn)代大型橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的概念

大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)實(shí)際上是一個(gè)多參數(shù)(包括溫度、應(yīng)力、位移、動(dòng)力特性等)的監(jiān)測(cè)。所謂大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)就是指利用一些設(shè)置在大型橋梁關(guān)鍵部位的測(cè)試元件、測(cè)試系統(tǒng)、測(cè)試儀器，實(shí)時(shí)、在線地量測(cè)大型橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的各種反應(yīng)，并通過(guò)對(duì)這些大型橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的測(cè)試數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)采集、數(shù)據(jù)與指令的遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與處理、結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)的評(píng)估與預(yù)警等一系列程序，分析大型橋梁結(jié)構(gòu)的安全狀況、評(píng)價(jià)其承受靜、動(dòng)態(tài)荷載的能力和結(jié)構(gòu)的安全可靠性，為運(yùn)營(yíng)及管理決策提供依據(jù).

大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科交叉領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信號(hào)分析技術(shù)以及人工智能等技術(shù)的迅速發(fā)展，大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)正向?qū)崟r(shí)化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)發(fā)展。目前，包含多項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容、能對(duì)大型橋梁狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并集成了遠(yuǎn)程通信與評(píng)判控制的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，已經(jīng)成為大型橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的前沿.

大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)主要包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)技術(shù)、傳感器及其優(yōu)化布設(shè)技術(shù)、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與傳輸技術(shù)、結(jié)構(gòu)仿真分析技術(shù)、健康診斷與結(jié)構(gòu)安全評(píng)估技術(shù)等。

二、大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)技技術(shù)

大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是集結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)辨識(shí)和結(jié)構(gòu)評(píng)估于一體的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通常采用各種先進(jìn)的測(cè)試儀器設(shè)備對(duì)大型橋梁在外界各種激勵(lì)(包括交通荷載、環(huán)境荷載等)下的各種響應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè);然后對(duì)監(jiān)測(cè)到的各種信息進(jìn)行處理，結(jié)合結(jié)構(gòu)模型等知識(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行診斷，分析結(jié)構(gòu)的損傷狀況;最后對(duì)大型橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并確定科學(xué)的大橋維修、養(yǎng)護(hù)策略。其監(jiān)測(cè)內(nèi)容一般包括

1)大型橋梁結(jié)構(gòu)在正常環(huán)境與交通條件下運(yùn)營(yíng)的物理與力學(xué)性能響應(yīng)，包括各種荷載下的內(nèi)力(應(yīng)力)、變形、固有頻率、模態(tài)、混凝土的碳化、鋼筋的銹蝕等。

2)大型橋梁重要非結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如支座)和附屬設(shè)施的工作狀態(tài);

3)大橋所處環(huán)境條件等。

大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)是運(yùn)用現(xiàn)代的傳感與通訊技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大型橋梁運(yùn)營(yíng)階段在各種環(huán)境荷載條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與行為，對(duì)于具體的一座大型橋梁的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和監(jiān)測(cè)重點(diǎn)的不同，其相應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法、內(nèi)容、規(guī)模、監(jiān)測(cè)效果也各不相同，但總體上應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:

1、系統(tǒng)功能要求

不同的功能目標(biāo)所要求的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不盡相同。絕大多數(shù)大跨度大型橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目都是從結(jié)構(gòu)監(jiān)控與評(píng)估出發(fā)的。如果監(jiān)測(cè)系統(tǒng)考慮具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的功能，那就要獲得較多結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識(shí)別所需要的信息。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于大跨度索支承大型橋梁，需要較多的傳感器布置于橋塔以及加勁梁以及纜索、拉索各部位，以獲得較為詳細(xì)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力行為并驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的動(dòng)力分析模型和響應(yīng)預(yù)測(cè)。

另外，在支座、擋塊以及某些聯(lián)結(jié)部位需安設(shè)傳感器獲取反映其傳力、約束狀況等的信息。因此大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能應(yīng)考慮以下幾個(gè)主要方面:

1）結(jié)構(gòu)整體行為方面:包括研究結(jié)構(gòu)在車橋共同作用、強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)下的非線性特性以及橋址處環(huán)境條件變化對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、靜力狀態(tài)(內(nèi)力分布、變形)的影響等。

2)結(jié)構(gòu)局部問(wèn)題:例如邊界、聯(lián)接條件，鋼梁焊縫疲勞及其它疲勞問(wèn)題;結(jié)合梁結(jié)合面的破壞機(jī)制;索支承大型橋梁纜(拉)索和吊桿的振動(dòng)局部損傷機(jī)制。

3)抗震方面:包括各種場(chǎng)地地面運(yùn)動(dòng)的空間與時(shí)間變化、結(jié)構(gòu)相互作用、多點(diǎn)激勵(lì)對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響等，通過(guò)對(duì)墩頂與墩底應(yīng)變、變形及加速度的監(jiān)測(cè)進(jìn)行大型橋梁抗震分析等。

4)抗風(fēng)方面:包括風(fēng)場(chǎng)特性觀測(cè)、結(jié)構(gòu)在自然風(fēng)場(chǎng)中的行為以及抗風(fēng)穩(wěn)定性。

此外，也應(yīng)重視結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題、基礎(chǔ)變形規(guī)律、樁基的承載力等問(wèn)題。

2、效益/成本分析

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先應(yīng)該考慮建立該系統(tǒng)的目的和功能，對(duì)于特定的大型橋梁，建立結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目的可以是大型橋梁監(jiān)控與評(píng)估，或是設(shè)計(jì)驗(yàn)證，甚至以研究發(fā)展為目的。一旦建立系統(tǒng)的目的確定，系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目就可以基本上確定，也就可以確定其功能的設(shè)計(jì)要求。但由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的規(guī)模以及所采用的傳感儀器和通信設(shè)備等的確定需要考慮投資的限度，因此在設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)必須對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案進(jìn)行成本/效益分析。根據(jù)功能要求和成本/效益分析將監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)數(shù)量設(shè)計(jì)到所需的范圍內(nèi)，以便最優(yōu)化地選擇安裝系統(tǒng)硬件設(shè)施。

三、傳感器及其優(yōu)化布置技術(shù)

傳感器的選擇主要考慮以下幾個(gè)方面的因素:傳感器類型的選擇以及傳感器的精度、分辨率、頻響及動(dòng)態(tài)范圍;傳感器布設(shè)位置以及其周圍動(dòng)態(tài)環(huán)境的影響程度、測(cè)量噪聲的影響程度等。

大型大型橋梁健康檢測(cè)、監(jiān)測(cè)過(guò)程中應(yīng)用的傳感器主要用來(lái)測(cè)量加速度、速度、位移及應(yīng)變等參數(shù)，由于大型橋梁結(jié)構(gòu)尺寸龐大，同時(shí)自振頻率往往非常低，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)水平通常也非常小，因此，要求傳感器必須具有頻響范圍廣、低頻響應(yīng)好、測(cè)量范圍大的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的傳感器有壓電式力傳感器、加速度傳感器、阻抗傳感器、應(yīng)變片等，它們己廣泛應(yīng)用于各類工程結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)中，這里不再贅述.

目前新興的傳感器主要有:疲勞壽命絲、壓電材料傳感器、碳纖維、半導(dǎo)體材料和光纖傳感器等。

光纖傳感器是隨著光纖通訊技術(shù)的蓬勃發(fā)展而涌現(xiàn)出來(lái)的一種先進(jìn)的傳感器，是用于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的最理想材料。其主要性能特點(diǎn)包括:

1)具有感測(cè)和傳輸雙重功能;抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕，本質(zhì)安全可靠，耐久性好;靈敏度高;重量輕、體積小、可撓曲，對(duì)被測(cè)介質(zhì)影響小;

2)便于復(fù)用、成網(wǎng)，有利于與現(xiàn)有光通信技術(shù)組成遙測(cè)網(wǎng)和光纖傳感網(wǎng)絡(luò);

3)測(cè)量范圍廣。可測(cè)量溫度、壓強(qiáng)、應(yīng)變、應(yīng)力、流量、流速、電流、電壓、液位、液體濃度、成分等。

四、大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

現(xiàn)代大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)不只是傳統(tǒng)的大型橋梁檢測(cè)技術(shù)的簡(jiǎn)單改進(jìn)，而是運(yùn)用現(xiàn)代傳感與通信技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大型橋梁運(yùn)營(yíng)階段在各種環(huán)境條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與行為，獲取反映結(jié)構(gòu)狀況和環(huán)境因素的各種信息，并由此分析結(jié)構(gòu)的健康狀況、評(píng)估結(jié)構(gòu)的可靠性，為大型橋梁的管理與維修決策提供科學(xué)依據(jù).

1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組建，見圖1：

圖 1典型大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

1)目的與功能的主輔原則

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該以建立該系統(tǒng)的目的和功能為主導(dǎo)性原則，建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目的確定后，則系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和儀器系統(tǒng)就可基本確定。一般而言，建立大型橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要目的是掌握結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)安全狀況，因此健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)首先考慮以結(jié)構(gòu)安全性為主的監(jiān)測(cè)原則，是能夠關(guān)乎結(jié)構(gòu)安全與否的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)內(nèi)容，而其它目的則為輔的。

2)功能與成本最優(yōu)原則

健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本通常比較大，其成本一般由三大部分組成:結(jié)構(gòu)仿真分析費(fèi)用、儀器系統(tǒng)費(fèi)用及處理軟件費(fèi)用。結(jié)構(gòu)仿真分析部分費(fèi)用一般較小，但其意義重大。儀器系統(tǒng)是健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成本的主要部分，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及傳感器數(shù)量越多，監(jiān)測(cè)信息就越全面，從而系統(tǒng)成本就越高;反之則降低系統(tǒng)成本，但同時(shí)可能會(huì)因?yàn)楸O(jiān)測(cè)信息不足而使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性減小。所以為使系統(tǒng)成本更合理，有必要對(duì)功能與成本進(jìn)行優(yōu)化，使用最小的投資，獲得最大的有效監(jiān)測(cè)信息。信息處理軟件費(fèi)用，其主要功能是對(duì)巨量信息進(jìn)行解釋、存儲(chǔ)、傳輸及初步評(píng)價(jià)等，

該部分費(fèi)用相對(duì)也比較小。

3)系統(tǒng)性和可靠性原則

監(jiān)測(cè)分析、仿真計(jì)算、工程經(jīng)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，也只有用系統(tǒng)分析原理，使測(cè)點(diǎn)之間、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之間能相互結(jié)合，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功效;監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最基本的要求是可靠性，而整個(gè)系統(tǒng)的可靠性取決于所組成的各種儀器的可靠性、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的布置及設(shè)計(jì)的統(tǒng)籌安排和施工上的配合等因素。

4)關(guān)鍵部件優(yōu)先與兼顧全面性原則

關(guān)鍵部件是指各種原因?qū)е碌目赡芷茐膮^(qū)、變形敏感區(qū)及結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，這些關(guān)鍵部件都必須重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。但也應(yīng)考慮全面性，考慮對(duì)結(jié)構(gòu)整體性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如基礎(chǔ)的總體安全性監(jiān)控等。

5)實(shí)時(shí)與定期監(jiān)測(cè)結(jié)合原則

根據(jù)監(jiān)測(cè)目的、功能與成本優(yōu)化確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目后，應(yīng)該考慮的是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與定期監(jiān)測(cè)分別設(shè)置的原則。由于監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的不同，有些項(xiàng)目不必長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但其監(jiān)測(cè)頻率又遠(yuǎn)高于人工監(jiān)測(cè)，這時(shí)可考慮采用定期監(jiān)測(cè)，以減少后期維護(hù)成本和數(shù)據(jù)處理壓力。

結(jié)束語(yǔ)：

交通運(yùn)輸是一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈，而大型橋梁是交通的咽喉，大型橋梁的建造和維護(hù)是一個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，同時(shí)也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步的象征。本文簡(jiǎn)要分析了大型橋梁的健康系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，希望對(duì)同行以幫助。

參考文獻(xiàn)：

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