4.3 模型基础
4.3.1 块体基础的尺寸宜采用2.0m×1.5m×1.0m,每组数量不宜少于2个。
本条规定了模型基础的尺寸(长×宽×高)和数量。块体数量最少2个,超过2个时可改变超过部分的基础面积而保持高度不变,获得底面积变化对动力参数的影响,或改变超过部分基础高度而保持底面积不变,获得基底应力变化对动力参数的影响。基础尺寸应保证扰力中心与基础重心在一垂线上,高度应保证地脚螺栓的锚固深度,又便于测试基础埋深对地基动力参数的影响。基础的高度太大,挖土或回填都增加许多劳动量,而高度太小,基础质量小,基础固有频率高,如激振器的扰频不高,就会给测共振峰带来困难,因此基础的高度既不能太大,也不能太小。
机器基础的底面一般为矩形,为了使模型基础与设计基础的底面形状相类似,本条规定了采用矩形基础,且其长、宽、高均具有一定的比例。
4.3.2 桩基础宜采用2根桩,桩间距应取设计桩基础的间距;承台的长宽比应为2∶1,其高度不宜小于1.6m;承台沿长度方向的中心轴应与两桩中心连线重合,承台宽度宜与桩间距相同。
桩基的刚度,不仅与桩的长度、截面大小和地基土的种类有关,还与桩的间距、桩的数量等有关。一般机器基础下的桩数,根据基底面积的大小,从几根到几十根,最多也有到一百多根的,而模型基础的桩数不能太多,根据以往试验的经验,一根桩(带桩承台)的测试效果不理想,2根、4根桩(带桩承台)的测试效果比较好,但4根桩的测试费用较大,因此本条文规定的是2根桩。如现场有条件做桩数对比测试时,也可增加4根桩和6根桩的测试。由于桩基的固有频率比较高,桩承台的高度应该比天然地基的基础高度大,否则固有频率太高,共振峰很难测出来。对桩承台的尺寸作出规定的目的是为了使2根桩的测试资料计算的动力参数,在折算为单桩时可将桩承台划分为1根桩的单元体进行分析。
4.3.3 模型基础应置于拟建基础的邻近处,其土层结构宜与拟建基础的土层结构相同。
由于地基的动力特性参数与土的性质有关,如果模型基础下的地基土与工程基础下的地基土不一致,测试资料计算的动力参数不能用于设计基础,因此模型基础的位置应选择在拟建基础附近相同的土层上。模型基础的基底标高,最好与拟建基础基底标高一致,但考虑到有的动力机器基础高度大,基底埋置深,如将小的模型基础也置于同一标高,现场施工与测试工作均有困难。因此规范条文中对此未作规定,就是为了给现场测试工作有灵活余地,可视基底标高的深浅以及基底土的性质确定。关键是要掌握好模型基础与拟建基础底面的土层结构相同。
4.3.4 模型基础做明置工况测试时,坑底应保持土层的原状结构,坑底面应保持平整。基坑坑壁至模型基础侧面的距离应大于500mm。
基坑坑壁至模型基础侧面的距离应大于500mm,其目的是为了在做基础的明置试验时,基础侧面四周的土压力不会影响到基础底面土的动力参数测试。在现场做测试准备工作时,不要把试坑挖得太大,即距离略大于500mm即可。因为距离太大了,做埋置测试时,回填土的工作量大,应根据现场具体情况掌握好分寸。坑底应保持原状土,即挖坑时,不要将模型基础底面的原状土破坏,因为基底土是否遭到破坏,直接影响测试结果。坑底面应为水平面,因为只有水平面,基础浇灌后才能保持基础重心、底面形心和竖向激振力位于同一垂线上。
4.3.5 当采用机械式激振设备时,地脚螺栓的埋设深度不宜小于400mm;地脚螺栓或预留孔在模型基础平面上的位置应符合下列规定:
1 竖向振动测试时,应使激振设备的竖向扰力中心通过基础的重心;
2 水平振动测试时,应使水平扰力矢量方向与基础沿长度方向的中心轴向一致;
3 扭转振动测试时,激振设备施加的扭转力矩,应使基础产生绕重心竖轴的扭转振动。
在现场做准备工作时,一定要注意基础上预埋螺栓或预留螺栓孔的位置。预埋螺栓的位置要严格按试验图纸上的要求,不能偏离,只要有一个螺栓偏离,激振器的底板就安装不进去。预埋螺栓的优点是与现浇基础一次做完,缺点是位置可能放不准,影响激振器的安装,因此在施工时,可采用定位模具以保证位置准确。预留螺栓孔的优点是,待激振器安装时,可对准底板螺孔放置螺栓,放好后再灌浆,缺点是与现浇基础不能一次做完。这两种方法选择哪一种,可根据现场条件确定。如为预留孔,则孔的面积不应小于100mm×100mm,孔太小了,灌浆不方便。螺栓的长度不小于400mm,主要是为了保证在受动拉力时有足够的锚固力,不被拉出,具体加工时螺栓下端可制成弯钩或焊一块铁板,以增强锚固力。露出激振器底板上面的螺栓,其螺丝扣的高度,应足够能拧上两个螺母和一个弹簧垫圈。加弹簧垫圈和用两个螺母,目的是为了在整个激振测试过程中,螺栓不易被震松。在试验工作结束以前,螺栓的螺丝扣一定要保护好,以免碰坏。