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董承全胡在良声测管管距修正方法研究

2020-04-24

    声波透射法是桥梁基桩质量检测最常用的方法之一。声测管是声波透射法的测试通道。一般混凝土桩在施工过程中设置2至4根声测管,每2根管作为一对测试剖面,管间距即为声波传播的距离,其间距由桩顶管间距确定。因此要求在声测管埋设过程中保证声测管平行而畅通,才能保证所测结果真实反映混凝土质量特性其管间距平行与否,直接影响到测试结果的可靠性。由于声测管在混凝土桩浇注过程中受到混凝土自重压力,安装固定不牢等因素,造成声测管弯斜(整体弯曲、倾斜或局部弯曲、倾斜)现象时有发生,导致测距变化而造成声速异常,误差可达40%以上。当声速标准差达到0.2km/;时,将不满足以概率法为基础的声速正态分布要求,而使声速临界值判据偏低,导致桩身完整性误判。为此,部分学者i,yi}寸声测管弯斜造成管距变化引起的声速异常进行了研究。如金元采用幂级数最小二乘法对声时—深度曲线进行拟合来消除声速异常张维国对声测管弯斜的原因及类型进行了分析,提出了异常值消除法,对声速声幅修正吴慧敏提出斜率法(1'SD)消除声测管不平行对声速的影响。文章结合工程实例,结合声测管类型分别采用线性拟合,二次曲线拟合法修正。对声测管弯斜变形机理进行了分析,提出了防范措施。

    1管距修正原理
    检测数据包含管距变化及波速变化。波速的大小直接反映混凝土质量的优劣。一般认为桩身混凝土质量是一随机变量,而管距在桩深度范围内应是连续变量。声速拟合法是对声速—深度曲线进行线性或二次曲线拟合,如不考虑混凝土质量渐变的影响。可认为拟合曲线即为管距变化的趋势线。若设该曲线中某测点对应的声速较外露桩口对应值增加量△V,以△V修正原始声速值后,该值即为该测点处的实际声速值。在此基础上采用概率法进行分析判定桩身完整性
    2工程应用实例
    如图1至图3为某大桥22-3号桩1-2,1-3,2-3三个测试剖面实测的声速—深度曲线。表1为实测有关参数。由图1可看出,1-3测试剖面声速—深度曲线正常,声速平均值为4.485km/s。其标准差小于0.2km/s,为0.1908km/s,声速临界值在4.Okm/s以上,为4.103km/s。而1-2和2-3两个测试剖面声速—深度曲线出现异常,说明2号管出现弯曲与弯折现象。导致管距变化,使1-2剖面声速明显降低,2-3剖面声速明显增大。其标准差偏大,分别达到0.38km/s和0.57km/s,  I陆界声速值明显偏低,分别为3.137km/s和3.695km/s,据此判定桩身完整性将导致误判。由该桩斜率法和声幅—深度曲线表明桩身混凝土质量无明显缺陷,声速异常完全是管距变化所致,故需对声速进行修正。根据2-3剖面声速—深度曲线特征,采用分段线性拟合法修正,拟和曲线方程分别为
    Y=0.05736x+0.14406   ( 0.25m <_ x <_ 39.0m )
    相关系数R=0.98275
    Y=-O.18536x+9.53794(39.25m<_x<_51.25m)
    相关系数R=0.98094

    根据1-2剖面声速—深度曲线特征,也采用分段线性拟合法修正,拟和曲线方程分别为
    Y=-0.0135621x+0.23245454  ( 0.25m <_ x <_ 37.0m )
    相关系数R=0.7981801
    Y=-0.07114642x-2.7695627(37.25m<_x<_51.25m)
    相关系数R=0.93495593



    3弯管形成机理分析及应对措施
    声测管一般通过焊接方式与钢筋笼固定,当焊接不牢或出现虚焊时,遇到混凝土自重压力时,将受到混凝土横向膨胀力作用而将焊接点拉开。其受力状态如受均布力作用的简支梁
    假定声测管为外径}SOmm、内径}46mm的钢管,其弹性模量1;=210Gpa,截面抗弯系数1,=普(‘一#'),a=告,式中D为钢管外径,d为钢管内径,单位:mm。当某一焊点开裂,焊点间距(跨度)由Im变为2m。若连续2个焊接点开裂,间距将增大到3m。假定声测管受混凝土压力为均匀分布,线荷载为12.SK1}/m。当无焊点开裂时,声测管最大变形为0.89cm,当出现1点开裂时,跨度增大到2m,最大变形为14cm,出现连续2点开裂时,最大变形为72cm。也就意味声测管间距分别增大14cm和72cm若选用}60mm,内径}54mm钢管。焊点间距Im时,最大变形为0.35cm,焊点间距2m时,最大变形为5.67cm,焊点间距3m时,最大变形为28.7cm。由此可看出声测管的选材和焊接质量特别重要。对于长大桩,声测管宜选用}60mm钢管,焊接点间距不大于Im,焊缝长度宜大于2cm,防止出现虚焊。

    通过对声测管管距修正方法及声测管变形机理分析,得出如下结论:
    (1)当声速—深度曲线异常,声速标准差小于等于0.2km/s,临界声速值明显偏低,且1'SD曲线和声幅—深度曲线正常时,表明声测管间距异常,需进行管距修正。对声测管管距修正应根据曲线特征分别采用分段线性修正或二次曲线修正
    (2)经修正后的声速—深度曲线变为正常,声速标准差蕊0.2km/s,临界声速值趋于正常,为正确判定桩身完整性提供了可靠依据
    (3)声测管弯曲变形是导致声测管间距变化的主要原因。当采用}SOmm钢管时,若焊接点开裂1点,会使管间距增大14cm,若焊接点开裂2点,会使管间距增大72cm。若改用}60mm管,焊点开裂导致的管距变化会明显减小
    (4)为提高声测管埋设质量,保障管距正常建议对于40m以上长大桩,采用}60mm管,壁厚不小于3mm。与钢筋笼焊接间距不大于Im,焊缝长度不小于2cm。


来源:http://www.57269.net/news/2020424430.html
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