專利名稱:共振試樁法的制作方法
一種用于現場測定單樁承載力的動力試樁方法。
國內外現有各種動力試樁方法大多采用錘擊振動法，如波動方程法(見“基礎工程結構分析及程序”，鐵道出版社出版，1982年)和錘擊貫入法(見中國建筑科學研究院“建筑科學研究報告”1985年N.02-2)。這種方法需要用重錘把樁貫入土中，用較大的沖擊能量將樁尖土破壞，打出貫入度，求出對應于這種破壞狀態時的極限承載力，再除安全系數后得樁的容許承載力。在此荷載下樁的沉降量往往不是過大就是過小，沉降量過大對建筑物不安全，沉降量過小則沒有充分發揮樁的潛力，造成浪費。另外，由于這種方法要使樁產生貫入度，對承載力高的大直徑灌注樁和長樁很難實現，即使用很重的樁錘和樁架，將樁頂打壞也難于打出貫入度來。
動力試樁方法中的另外一種方法，即所謂“動參數法”(見“中國土木工程學會第三屆土力學基礎工程學術會議論文集”，建工出版社出版，1981年)，雖然不用重錘打出貫入度，而用小錘敲擊使樁產生自由振動，但很難準確確定樁的自由振動頻率以及所謂的“參振土質量”，結果受人為因素的影響很大，容易發生誤判，測得的動剛度誤差大，而且動剛度與靜承載力之間并無良好的線性關系。故該法測試結果誤差常常很大。
本發明的目的在于，克服上述各種方法中的缺點，改革激振設備，拚棄笨重的錘擊設備或不穩定的自由振動的敲擊方式;采用新的計算模型，不引入誤差較大而難以確定的“參振土質量”概念，不采用傳統的土破壞狀態下的極限承載力而應用新的容許承載力概念，從而創造一種新的以變形控制為主的測定單樁容許承載力的方法和測試系統，使測定的承載力穩定可靠而方法簡便。
本方法的內容是1.采用電磁激振器進行掃頻激振，使樁土體系產生穩態的強迫振動，用拾振器拾振后放大測得振幅或速度的共振曲線，計算出動剛度K;
2.將上述動剛度K與樁的靜荷載試驗曲線的第一階段(擬直線段)的靜剛度Ks建立相關關系，求得樁的靜剛度Ks＝K·β;
3.將靜剛度Ks乘以容許沉降量〔S〕即得在此沉降量下，單樁的容許承載力Pa＝Ks〔S〕。
本發明提供的試樁方法與已有動力試樁方法相比，具有以下優點1.設備輕便。不需樁錘樁架，轉移方便，不用起重設備，任何打樁現場均可使用。
2.適用范圍廣。對大直徑的灌注樁及長樁均可使用。
3.測試結果可靠。因為采用按變形控制容許承載力，設計時不必再驗算樁基沉降，可保證建筑物安全。
4.可充分發揮樁的承載力，避免浪費。
5.是一種無破損檢驗方法，不影響樁的使用，故可直接在工程樁上應用。
附圖及實施例附圖1是共振試樁法測試系統框圖附圖2是根據大量靜壓樁試驗的P-S曲線統計得到的單樁容許沉降量曲線。
圖示標志1-電磁激振器;2-力傳感器;3-拾振器;4-樁;5-傳力桿;6-承臺。
本法試樁測試系統由激振系統和測振系統兩部分組成。激振系統包括信號源、功率放大器、電磁激振器〔1〕;測振系統包括拾振器〔3〕、力傳感器〔2〕、電荷放大器、相位儀、記錄顯示儀和微處理機。
試樁時，由信號源給出一個大小及頻率可調的正弦波信號，經功率放大器放大后使電磁激振器〔1〕產生一個相同頻率的激振力QoSinωt作用于樁頂。在激振器〔1〕的傳力桿〔5〕與樁頂或承臺〔6〕之間串接的力傳感器〔2〕將所接收的激振力信號經過電荷放大器后分別輸入到相位儀、記錄顯示儀和微處理機;此時，安裝于樁頂或樁頂側面的拾振器〔3〕接收到樁頂的響應信號，也將其輸入到電荷放大器放大后分別輸入到相位儀、記錄顯示儀和微處理機。于是，即可測出力信號和樁頂響應信號之間的相位差。
改變激振頻率，并在所需頻域內進行掃頻激振，即可得出樁頂響應信號的振幅A～頻率ω或速度幅V～頻率ω的共振曲線，以及相位φ～頻率ω的曲線，進而按下列公式求得動剛度KK＝Qo/Ai或K＝Qoωi/vi(樁頂無承臺)K＝mω2n(樁頂有承臺)式中，ωi，Ai、Vi-分別為低頻段相應的圓頻率、振幅和速度幅;
m-承臺質量(已知);
ωn-無阻尼共振圓頻率(由信號源給出)。
將K代入下式即可求容許沉降為〔S〕時的樁的容許承載力，即Pa＝K·β·〔S〕式中，β-樁土體系的靜動剛度比(β＝0.15～0.55)，與樁和土的條件有關。也可采用地區經驗系數。
〔S〕-單樁容許沉降量，由地區經驗確定。在無特殊要求時，一般可按單樁容許沉降量曲線求得。計算時可先任意假定〔S〕，將〔S〕與實測的動剛度K代入上式求出Pa，再由上述曲線找出相應于Pa的新的〔S〕，將新的〔S〕再代入上式求出新的Pa，如此反復直至吻合為止。
權利要求
1.共振試樁法，是一種用于現場測定單樁承載力的動力試樁方法，其特征是通過掃頻激振，得出樁土體系在強迫振動條件下的共振曲線，以此確定動剛度K，并通過樁土體系的靜動剛度比β和單樁容許沉降量曲線，按容許變形條件直接求得樁的容許承載力Pa，Pa=K·β·[S]。
2.權利要求
1所說的共振試樁法，其特征是β是樁的靜荷載試驗曲線的擬直線段的靜剛度Ks與由共振曲線所得的動剛度K之比，β＝0.15～0.55;單樁容許沉降量曲線是由靜荷載試驗資料統計所得。
專利摘要
共振試樁法是一種用于現場測定單樁承載力的動力試樁方法。它是通過掃頻激振，得出樁土體系在強迫振動條件下的共振曲線，以此確定其動剛度K，并通過樁土體系的靜動剛度比β和單樁容許沉降量曲線，按容許變形條件直接求得樁的容許承載力Pa。Pa＝K·β·(S)。
文檔編號G01N3/38GK86107964SQ86107964
公開日1987年7月8日 申請日期1986年11月27日
發明者徐攸在, 劉興滿, 馬寶新, 秦志堅 申請人:冶金部建筑研究總院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan