低应变反射波法在震后梁桥桩基检测中的实际应用

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【摘 要】本文以在地震中被损坏的某梁桥为例，根据应力波原理，采用了低应变反射波法对禁门关梁桥的基桩的完整性进行了详细的检测。而且为了保证检测的准确性，检测人员挖开了桩基，对检测结果进行了验证。笔者在本文中先就低应变反射波法工作的原理进行了介绍，又详细介绍了损坏的梁桥的工程概况，检测人员利用低应变反射波法对梁桥进行检测，将得出来的结果作为震后损坏梁桥日后修复的技术依据，让梁桥能够早日恢复通行。

【关键词】低应变反射波法；地震；桩基

引言：

地震是由地壳运动而产生的自然灾害，近十年间由于人类对自然环境的破坏导致地震频发，给国家和人们造成了非常大的伤害。中国在近几年也出现了多起地震事故，造成了隧道、公路、桥梁各类交通基础设施损毁及上万人员死亡，给灾区人民和国家造成巨大损失，给人们的心理和生理都造成了严重的伤害，其中桥梁损毁尤为严重[1]。

1.低应变反射波法工作的原理

低应变反射波法主要是对桩基在时间域上的振动曲线进行分析研究。研究方法主要是检测人员对桩顶进行撞击，沿身桩轴线方向产生瞬态的激振，观察桩身随着时间的变化而产生的速度的变化曲线，最后根据这曲线来判定桩基的质量是否合格。

我们可以将一维弹性杆假设为桩基，应用实验法来对低应变反射波法工作的原理进行详细的说明。

实验说明：工作人员用手锤在一维弹性杆的桩顶施加一脉冲力F（t）后，桩顶就会出现一应力波，这段波动会沿着桩身进行传播，在波阻抗的变化处会产生发射波。这样我们就可以根据波动理论和弹性波在弹性杆的桩身里进行传播的基本规律。可以得出桩顶的振动速度的表达式为：

（1）

式中：VR是反射波的速度量；V1是入射波的速度量；ρ是桩自身质量密度；C是波速；A表示桩的横截面积；n表示桩身完整性系数（ ）。

①当n>1， > 时，时，在这个时候，反射波VR和入射波V1是处于同相位的。

②当n

检测人员也可以假设桩顶的波速已经知道，这时候检测人员就可以根据实际测试到的反射波曲线来计算出桩基的长度和有缺陷的地方，可以用L来表示。公式为：

（2）

其中 是反射时间[2]。

2.在震后应用低应变反射波法对梁桥进行检测的必要性

灾区的梁桥是属于紧急修复工程，为了了解梁桥的情况，这样才可能加快修复的时间，还可以保证桥梁的修复质量，让桥梁能够在最短的时间内恢复通车。检测人员在对桩基进行检测时，不仅要经过大量的测试和试验，还要对所得到的结果进行处理。而且在测试的时候，检测人员一般采用小应变动测仪对成桥桩身进行检测，运用低应变反射波法，在检测时，检测人员可以通过反射波的波形曲线的时间域和频率域的分析，来确定桥梁桩基的状况和问题的所在。而且为了确保检测结果的正确性，检测人员还要对部分桩基进行挖深验证，这样才可以为梁桥的修复提供更详细的资料。

3.工程概况

该桥梁是在1998年施工建造完成的，这座桥的上部结构主要是由3孔20米的预应力混凝土简支空心板梁组成的，跨径为15米，单幅横向设有8块板。在桥面上施工人员还铺设了20厘米后的混凝土。桥梁的下部结构主要是采用圆形双柱式墩柱，直径大概是1.5米，墩柱和桩基使用的都是C30混凝土。

在地震中，这座桥梁受到地震力的影响，遭到了严重的损害，主梁和墩柱都发生了偏移。这种严重的位移导致了第3墩和第4墩的主梁完全的掉落，而且掉落的梁体坠落到了系梁和墩柱上面，直接导致了第5、6号的墩柱向外侧偏移，最大的偏移值达到了50厘米，主梁和墩柱也因为地震的影响发生了偏移，偏移距离在2～3厘米之间，也有一部分的防震挡块和盖梁都受到了损害。整体而言，这座桥的受损情况相当的严重。为了加强对桥梁的修复工作，我们采用低应变反射波法对桥梁进行详细的检测，为修复工作提供科学依据。

4.低应变反射波对桥梁的检测结果

在对桥梁的震后损坏情况进行验证时，检测人员可以采用美国PDI 公司的PITTM低应变桩身完整性检测仪。

4.1基桩完整性检测与挖探验证

经过检测发现：①3号桩基的桩端的反射情况比较明显，但是在约1.5米深处的地方没有出现反射信号，而且桩身混凝土的波速正常，属于Ⅱ类桩。通过检测人员的深挖验证，得出的结果是3号桩基的桩头和承台的连接处出现了环向离析裂损，这是因为桥梁在建设施工时，对这部分的混凝土浇注不严密而导致的。

②4号桩基的与3号桩基的情况大致一样，但是4号桩基是在2.2米的地方出现了反射信号缺陷。通过深挖验证而得出来的结果表明4号桩基在距系梁2.8米的地方出现了大部分主筋和环向箍筋向外露的情况。这也是

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