4 模型基础动力参数测试
4.1 一般规定
采用现场模型基础强迫振动和自由振动方法测试,是为置于天然地基、人工地基或桩基上的动力机器基础的设计提供动力参数。原规范将本章命名为“激振法测试”,由于各种动力测试方法一般都包括“激振”和“测振”两个部分。用“激振法”来命名本章的内容不太明确和具体。因此本次修订改为“模型基础动力参数测试”。由于天然地基和人工地基的测试方法使用的设备和仪器、现场准备工作、数据处理等都完全相同,仅是块体基础和桩基础的尺寸不同,而块体基础适用于除桩基础以外的天然地基和人工地基上的测试。因此本章各条中提到的模型基础包括块体基础和桩基础,地基动力参数即包括天然地基和人工地基的动力参数。如果仅提块体基础的动力参数,即表示除桩基外的人工地基和天然地基的动力参数。在数据处理时,块体基础和桩基础的幅频响应曲线处理方法相同,块体基础和桩基础的各向阻尼比计算方法相同。条文中各向阻尼比的计算,均包含块体基础和桩基础,基础在各个方向振动参振总质量的计算方法均包括块体基础和桩基础。由测试资料计算地基抗压刚度时,块体基础和桩基础的计算方法亦相同。只是计算抗压刚度系数时,两者才有区别。块体基础的抗压刚度系数由抗压刚度除以基础底面积得到,而对于桩基则除以桩数。
本规范所指动力机器基础,与现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB50040第1章总则中的规定内容一致。
4.1.1 周期性振动机器的基础应采用强迫振动测试方法;冲击性振动机器的基础应采用自由振动测试方法。
地基动力参数是计算动力机器基础振动的关键数据,数据的选用是否符合实际,直接影响到基础设计的效果,而测试方法不同,则由测试资料计算的地基动力参数也不完全一致,因此测试方法的选择,应与设计基础的振动类型相符合,如设计周期性振动的机器基础,应在现场采用强迫振动测试方法。
4.1.2 模型基础动力参数测试,除应符合本规范第3.0.2条的规定外,尚应具备下列资料:
1 机器的型号、转速、功率;
2 设计基础的位置和基底标高;
3 当采用桩基时,桩的设计长度、截面尺寸及间距。
模型基础除尺寸外,其他条件应尽可能模拟实际基础的情况。因此了解这些设计内容,对于测试点的布设是非常重要的。测试点应尽可能布置在实际基础的标高和位置附近。
4.1.3 模型基础动力参数的测试结果应包括下列内容:
1 测试的各种幅频响应曲线;
2 动力参数的测试值;
3 动力参数的设计值。
本条规定了测试结果的具体内容,近几年随着计算机的发展,由测试结果计算出各种参数已经程序化,因此本次修订规范不再罗列计算表。
4.1.4 模型基础应在明置和埋置的情况下分别进行振动测试。埋置基础周边回填土应分层夯实,回填土的压实系数不宜小于0.94。
明置基础的测试目的是为了获得基础下地基的动力参数,埋置基础的测试目的是为了获得埋置后对动力参数的提高效果。因为所有的机器基础都有一定的埋深,有了这两者的动力参数,就可进行机器基础的设计。因此测试基础应分别做明置和埋置两种情况的振动测试。基础四周回填土是否夯实,直接影响埋置作用对动力参数的提高效果,在做埋置基础的振动测试时,四周的回填土一定要分层夯实,本次修订,规定回填土的压实系数不小于0.94。压实系数为各层回填土平均干密度与室内击实试验求得填土在最优含水量状态下的最大干密度的比值。
4.1.5 桩基的测试应取得下列动力参数:
1 单桩的抗压刚度;
2 桩基抗剪和抗扭刚度系数;
3 桩基竖向和水平回转向第一振型以及扭转向的阻尼比;
4 桩基竖向和水平回转向以及扭转向的参振总质量。
桩基抗压刚度除以桩数,即为单桩抗压刚度。参振总质量是承台(基础)、激振器及部分桩土参振质量的总和。
4.1.6 天然地基和人工地基的测试应取得下列动力参数:
1 地基抗压、抗剪、抗弯和抗扭刚度系数;
2 地基竖向、水平回转向第一振型及扭转向的阻尼比;
3 地基基础竖向、水平回转向及扭转向的参振总质量。
在动力机器基础设计中,需要提供的动力参数就是各个振型的地基刚度系数和阻尼比。通过现场模型基础(小基础)振动试验,可得到各种振型的动力反应曲线(幅频曲线),然后根据质弹阻理论计算出地基刚度系数和阻尼比。