PPT高应变基桩动力检测

高应变基基桩动力力检测第一章基基本概概念及检检测原理理第二章检检测系系统第三章现现场检检测技术术第四章实实测波波形汇编编高应变基基桩承载载力检测测目目录第一章基基本概概念及检检测原理理目目录第一节概概述述第二节基基本本假设第三节基基本本理论第四节CASE法的检测测原理第一章基基本概念念及检测原理理概概述所谓高应变动动力试桩法，，广义上讲，，是指所有能能使桩土间产产生永久变形形（或较大动动位移）的动动力检测桩基基承载力的方方法，无庸置置言，这类方方法要求给桩桩土系统施加加较大能量的的瞬时荷载，，以保证桩土土间产生一定定的相对位移移。自19世世纪人们开始始采用打桩公公式计算桩基基承载力以来来，这种方法法包括：（1）打桩公公式法，用于预制桩桩施工时的同同步测试，采采用刚体碰撞撞过程中的动动量与能量守守恒原理，打打桩公式法以以工程新闻公公式和海利打打桩公式最为为流行。（2）锤击贯贯入法，简称锤贯法法，曾在我国国许多地方得得到应用，仿仿照静载荷试试验法获得动动态打击力与与相应沉降之之间的曲线。。通过动静对对比系数计算算静承载力，，也有人采用用波动方程法法和经验公式式法计算承载载力。第一章基基本概念念及检测原理理概概述（3）Smith波动方程法，设桩为一维维弹性桩，桩桩土间符合牛牛顿粘性体和和理想弹塑性性体模型，将将锤、冲击块块、锤垫、桩桩等离散化为为一系列单元元，编程求解解离散系统的的差分方程组组，得到打桩桩反应曲线，，根据实测贯贯入度，考虑虑土的吸着系系数，求得桩桩的极限承载载力。（4）波动方方程半经验解解析解法，也也称CASE法，根据应力波波理论，可同同时分析桩身身完整性和桩桩土系数承载载力（5）波动方方程拟合法，，即CAPWAP法，是目前广泛应应用的一种较较合理的方法法。（6）静动法法（Statnamic），其意义在于延延长冲击力作作用时间（～～100ms），使之更接近一一静载试验状状态。第一章基基本概念念及检测原理理概概述CASE法和CAPWAP法，是目前最常用用的两种高应应变动力试桩桩方法，也是是狭义的高应应变动力试桩桩法。第一章基基本概念念及检测原理理基基本假假定四个基本假定定：(1)桩是一一个时不变的的系统，即桩桩的基本特性性在测试所涉涉及的时间内内可以看作是是固定不变的的。(2)桩是一一个线性系统统，即桩在总总体上是弹性性的，所有的的输入和输出出都可以简单单叠加，这个个假定并不妨妨碍我们在桩桩身的局部环环节上采用某某些办法来考考虑其非弹性性性状。(3)桩是一一个一维的杆杆件，即桩身身每个截面上上的应力应变变都是均匀的的，可以用它它的平均应力力应变来加以以描述而不必必研究其在桩桩身截面上的的分布。第一章基基本概念念及检测原理理基基本假假定(4)破坏发发生在桩土界界面，可以只只把桩身取作作隔离体来进进行波动计算算，桩周土的的影响都以作作用于桩侧和和桩端的力来来取代而参加加计算。如果果破坏发生在在桩周土的土土体内部，则则把部分土体体看作是桩身身上的附加质质量。在上述假定下下，我们的问问题在原理上上被简化为一一维的线性波波动力学问题题。第一章基基本概念念及检测原理理基基本理理论第一章基基本概念念及检测原理理基基本理理论第一章基基本概念念及检测原理理基基本理理论由于应力波的的影响而产生生的截面运动动第一章基基本概念念及检测原理理基基本理理论第一章基基本概念念及检测原理理基基本理理论第一章基基本概念念及检测原理理基基本理理论故可以得到高应应变的重要公公式第一章基基本概念念及检测原理理基基本理理论第一章基基本概念念及检测原理理基基本理理论第一章基基本概念念及检测原理理基基本理理论几个重要的推推论：(1)在F—v图中，凡是下下行波都将使使两条曲线同同向平移，原原有距离保持持不变；凡是是上行波则都都将使两者反反向平移，互互相靠拢或互互相分离．(2)在F—V图中,如果只只有下行波作作用，F(t)曲线和Z·v(t)曲线将永远保保持重合．(3)在F—V图中，F(t)曲线和Z·v(t)曲线的相对移移动直接反映映了上行波的的作用。第一章基基本概念念及检测原理理基基本理理论桩身阻抗变化化在F-v图上的表现（1）阻抗减减少将产生上上行的拉力波波，在达到检检测截面时，，将引起力值值的减少和速速度值的增加加，即力曲线线下移而速度度曲线上移。。（2）阻抗增增大将产生上上行的压力波波，在到达检检测载面时，，将引起力值值的增大和速速度值的减少少，即力曲线线上移而速度度曲线下移。。（3）上述反反射信号到达达检测截面的的时间和变阻阻抗截面所在在深度成正比比，可以根据据反射信号在在时间轴上的的位置和已知知的总体平均均波速大体确确定其所在深深度。（4）由于高高应变具有较较高的捶击能能量，应力波波一般能够贯贯穿整个桩长长而直达桩端端。第一章基基本概念念及检测原理理基基本理理论典型的桩端变变阻抗反射在在实测记录上上的表现第一章基基本概念念及检测原理理基基本理理论典型的桩身缺缺损在实测记记录上的表现现第一章基基本概念念及检测原理理基基本理理论应力波沿细长长杆传播的结结果：下行压力波波（运动速速度向下））遇自由端端反射为上上行拉力波波（运动速速度向下）），端点力力为零，质质点速度加加倍。下行压力波波（运动速速度向下））遇固定端端反射为上上行压力波波（运动速速度向上）），端点质质点速度为为零，力加加倍。下行拉力波波（运动速速度向上））遇自由端端反射为上上行压力波波（运动速速度向上）），端点质质点速度加加倍。下行拉力波波（运动速速度向上））遇固定端端反射为上上行拉力波波（运动速速度向下）），端点质质点速度为为零。第一章基基本本概念及检检测原理基基本理论土阻力所产产生的应力力波及其在在F—V图上的表现现应力波在行行进过程中中将使桩身身截面产生生运动．如如果桩身处处在桩周土土的包围之之中，桩身身区段在土土中将激发发起土的阻阻力．由于于桩身所产产生的运动动是一种瞬瞬态运动，，被它激发发出来的土土阻力也将将是一种动动态的作用用力，从而而在桩身中中又激发起起次生的应应力波由力学平衡衡条件：R=Wu-Wd得：Wu=R/2Wd=-R/2第一章基基本本概念及检检测原理基基本理论第一章基基本本概念及检检测原理基基本理论土阻力在实实测曲线上上将表现为为两根实测测曲线的分分离，使力力曲线高出出速度曲线线，高出的的幅度正好好等于所受受的土阻力力R．因此，在这这里我们可可以得到几几个非常重重要的推论论：(1)在锤锤击力的作作用下，桩桩身运动将将激发土阻阻力而使桩桩身受到外外加的阻力力波作用．．(2)土阻阻力的信号号将被检测测截面的传传感器直接接接收到，，使得实测测曲线中包包含了试验验时实际激激发的土阻阻力信息．．(3)作用用于深度为为x处的土阻力力所产生的的上行波将将在2x／c时刻到达检检测截面．．因此，在在实测曲线线上沿着时时间轴将可可以在2L／c之前看到分分层累加的的的土阻力力信息。（4）土阻阻力的作用用将首先表表现为实测测力曲线的的上升和实实测速度曲曲线的下降降。两者的的分离幅度度将正好等等于所受的的土阻力。。第一章基基本本概念及检检测原理CASE方法基本模型桩自身：CASE法将桩视为为一维、均均质、等截截面、连续续的线弹性性，基本不不考虑桩身身缺陷影响响，应变与与质点速度度之间满足足协调方程程。局限：桩身自阻尼尼衰减没有有考虑承载力分析析时，桩身身缺陷没有有考虑，所所以缺陷桩桩误差更大大桩身塑性没没有考虑，，低强度桩桩、力信号号过大时存存在问题锤击偏心时时存在问题题传感器过上上存在问题题第一章基基本本概念及检检测原理CASE方法基本模型桩周土静力力模型：CASE法为确保波波动方程解解耦，得到到半经验解解析解，不不仅将桩侧侧速度与动动阻力分离离，而且将将桩身位移移与静阻力力分离，因因而假定土土的静力模模型为理想想刚塑性体体，桩一运运动耦合面面即进入塑塑性状态，，且为极限限承载力状状态问题：弹性阶段即即位移初始始增加阶段段被忽略，，加载起始始阶段即认认为已达到到极限承载载力状态，，导致了极极限承载力力曲线上零零值也是极极限承载力力的谬误。。要求：位移取值足足够大，使使得极限承承载力出现现平坦段、、达到拟理理想刚塑性性状态才可可以正确应应用——要求有更大大的打击力力和动位移移第一章基基本本概念及检检测原理CASE方法基本模型桩周土动力力模型：为排除动力力试桩过程程中土体的的动力效应应，CASE法假定土的的动阻尼全全部集中于于桩尖，且且与桩尖速速度和广义义波阻抗成成正比。优点：动阻力与桩桩身质点运运动无关，，解耦承载载力计算，，得到解析析解指标：CASE阻尼系数，，虽与持力力层塑性指指数有关，，但更多的的已演变成成一个与动动静对比相相关的系数数了第一章基基本本概念及检检测原理CASE方法基本模型桩周土动力力模型存在在的问题：：动阻力与桩桩顶广义波波阻抗相关关，却与桩桩底的无关关须确保桩侧侧动阻力较较小，桩侧侧须光滑、、等截面，，须有足够够位移持力层和桩桩侧土层须须相差较大大仅考虑了牛牛顿粘性体体模型，没没有考虑惯惯性力等的的影响第一章基基本本概念及检检测原理CASE方法承载力等值值线不同阻尼的的承载力取取值桩侧和桩端端阻尼对承承载力的影影响第一章基基本本概念及检检测原理CASE方法第一章基基本本概念及检检测原理CASE方法凯司法确定定承载力的的各种实用用算法我们实测得得到的土阻阻力Rz近似地看作作由两部分分叠加而组组成，一一是土在在静载荷试试验时所表表现的静阻阻力Rs，二是由于动动力作用所所产生的附附加的动阻阻力Rd，三者的关系系：Rs=Rz-Rd1.阻尼系数法法（RSP法）在阻尼系数数法中，规规定把t1时刻选择在在锤击开始始阶段速度度曲线的峰峰值处．CASE阻尼系数Jc的经验取值值（美国PDI公司资料））土质纯砂粉砂粉土亚黏土黏土Jc0.1-0.150.15-0.250.25-0.40.4-0.70.7-1.0第一章基基本本概念及检检测原理CASE方法2.最大阻阻力法（RMX法）最大阻力法法即时间延延迟法，它它适用于饱饱和粘性土土的排土桩桩和具有土土塞作用的的非排土桩桩。这种桩桩土的弹性性大，最大大阻力的发发挥往往滞滞后于速度度峰值。它它和阻尼法法计算公式式一样，不不同的是时时间选择，，一般在速速度峰值后后加一延时时，找出最最大阻力对对应的时间间.显然当当延时等于于零，RMX就等于RSP，因此，RSP法可以看作作是RMX法的一个特特例。3.卸载法(RSU)承载力计算算时，桩位移单调调增加(即即速度在2L/C之前为正)，这样所所有阻力可可以同时激激发。但对对于大侧阻阻或难贯入入的长桩，，在之前速速度会出现现负值，桩桩体的上部部位移会不不断减小，，在桩底阻阻力激发之之前，部分分侧阻力产产生卸载，，这样，计计算的承载载力就会低低于总的阻阻力。由力力和速度差差值可以得得到卸载层层的摩擦力力，其值的的一半作为为承载力的的修正值。。第一章基基本本概念及检检测原理CASE方法阻尼系数法法RSP：一般意义上上使用，积积累的经验验最为丰富富最大阻力法法RMX：上升时间短短或土的弹弹限值大，，土阻力来来不及充分分发挥的情情形。最小阻力法法RMN：桩底不明显显时，更偏偏安全卸载法RSU：长桩，考虑虑了阻力的的卸载效应应端承桩自动动计算值RAU：短桩、端承承桩（桩底底速度为零零时对应的的值）摩擦桩自动动计算公式式RA2：摩擦桩，据据说与拟合合值接近各自的适用用范围：第一章基基本本概念及检检测原理CASE方法确定桩身完完整性的法法第一章基基本本概念及检检测原理CASE方法确定定桩桩身身完完整整性性的的法法类别β值类别β值Ⅰβ＝1.0Ⅲ0.6≤β＜0.8Ⅱ0.8≤β＜1.0Ⅳβ＜0.6第一一章章基基本本概概念念及及检检测测原原理理计计算算步步骤骤F2=E.A.应变2F1=E.A.应变1应变1应变2(F1+F2)/2平均力第一一章章基基本本概概念念及及检检测测原原理理计计算算步步骤骤积分得V2积分得V1a1a2(V1+V2)/2平均速度V第一一章章基基本本概概念念及及检检测测原原理理计计算算步步骤骤平均力F

平均速度V与波阻抗Z乘积ZVF与时间的函数F-ZV波形第一章基基本概概念及检检测原理理计计算步步骤FZV（F－ZV）÷2上行波F↑第一章基基本概概念及检检测原理理计计算步步骤FZV（F+ZV）÷2下行波F↓第一章基基本概概念及检检测原理理计计算步步骤FVF×V积分能量第一章基基本概概念及检检测原理理计计算步步骤a积分V积分位移S第一章基基本概概念及检检测原理理计计算步步骤F↑F↓相加承载力RT第一章基基本概概念及检检测原理理计计算步步骤承载力桩尖阻力桩侧阻力静桩尖阻力动桩尖阻力静桩侧阻力动桩侧阻力第一章基基本概概念及检检测原理理计计算步步骤采用凯司司法判定定桩承载载力1只只限于于中、小小直径桩桩。桩身材质质、截面面应基本本均匀。。阻尼系数数Jc宜根据同同条件下下静载试试验结果果校核，，或应在在已取得得相近条条件下可可靠对比比资料后后，采用用实测曲曲线拟合合法确定定Jc值。在同一一场地地、地地质条条件相相近和和桩型型及其其截面面积相相同情情况下下，Jc值的极极差不不宜大大于平平均值值的30%。第二章章检检测测系统统目目录第一节节传传感感器第二节节采采集集仪器器第三节节软软件件简介介第四节节锤锤击击设备备第二章章检检测测系统统传传感感器加速度度应变环环第二章章检检测测系统统采采集集仪RSM-24FD分分体机机第二章章检检测测系统统采采集集仪RSM-24FDN一体机第二章章检检测测系统统软软件件简介介主操作界界面第二章章检检测测系统统软软件件简介介设置界界面第二章章检检测测系统统软软件件简介介采集界界面第二章章检检测测系统统软软件件简介介处理界界面第二章章检检测测系统统软软件件简介介打印信信息预预览界界面第二章章检检测测系统统锤锤击击设备备整体锤锤组合锤锤组合：优：便于于搬运运、成成本低低、基基坑方方便缺：效果果差、、易偏偏心、、慎用用、重重心高高重点：：锤体体的紧紧凑和和锤垫垫整体：优：效果果好、、效率率高、、缺：适应应能力力差、、成本本高、、搬运运困难难第二章章检检测测系统统锤锤击击设备备导向架架与辅辅助设设备1-导导向架架；2-自自动脱脱钩；；3-锤；；4-砧座座；5-锤锤垫；；6-导向向柱；；7-电机机；8-底底盘；；9-道木木；10-桩；；11-吊吊车第三章现现场测测试技术术目目录第一节检检测流程程第二节影影响测试试的因素素第三节疑疑问解答答第三章现现场测测试技术术检检测流程程第一步桩桩头处理理第二步仪仪器连接接第三步传传感器安安装第四步程程序设置置第五步重重锤锤击击第六步信信号采集集第七步信信号分析析第八步结结果打印印第三章现现场测测试技术术桩桩头处理理剔除桩顶顶浮浆桩顶设置置桩垫桩顶设置置钢板围围箍或桩桩帽第三章现现场测测试技术术机桩桩头处理理长桩帽第三章现现场测测试技术术机桩桩头处理理第三章现现场测测试技术术桩桩头处理理第三章现现场测测试技术术桩桩头处理理第三章现现场测测试技术术仪仪器连接接24FD电源连接接第三章现现场测测试技术术仪仪器连接接24FD与电脑连连接第三章现现场测测试技术术仪仪器连接接24FD与高应变变电缆的的连接第三章现现场测测试技术术仪仪器连接接24FD传感器连连接第三章现现场测测试技术术传传感器安安装第三章现现场测测试技术术传传感器安安装1.对称安装装在距桩桩顶不小小于2D的桩侧表表面处（（D为试桩的的直径或或边宽））；2.对于大直直径桩，，传感器器与桩顶顶之间的的距离可可适当减减小，但但不得小小于1D。3.安装面处处的材质质和截面面尺寸应应与原桩桩身相同同，传感感器不得得安装在在截面突突变处附附近。4.应变传感感器与加加速度传传感器的的中心应应位于同同一水平平线上，，同侧的的应变传传感器和和加速度度传感器器间的水水平距离离不宜大大于100mm。5.安装完毕毕后，传传感器的的中心轴轴应与桩桩中心轴轴保持平平行。第三章现现场测测试技术术传传感器安安装桩侧的处处理第三章现现场测测试技术术传传感器安安装第三章现现场测测试技术术程程序设置置在开始检检测之前前必须根根据不同同桩的情情况对程程序进行行设置，，下面给给出一个个例子来来学习整整个的检检测过程程的软件件操作注意：以下只只讲解了了在检测测过程中中常用的的功能，，其他功功能及程程序中出出现的参参数请仔仔细阅读读软件操操作说明明书，这这里不一一一详细细说明。。第三章章现现场场测试试技术术程程序设设置单击设置进入设置界面进入主主操作作界面面后，，点击击设置置按键键进入入设置置界面面第三章章现现场场测试试技术术程程序设设置仪器与笔记本电脑通讯口设置，视电脑串口设置而定，有COM1-6供选仪器与笔记本电脑通讯速率，586以上请选57600预设桩长外接传感器设置，请与传感器接的通道和类型一致桩长=50米米；混混凝土土标号号：C30；桩截面面积：：1平平方米米预设波速：C25：3300C30：3600C35：3800C20：3000第三章章现现场场测试试技术术程程序设设置桩长=50米米；混混凝土土标号号：C30；桩界面面积：：1平平方米米无桩顶时请选，桩身与桩头参数联动桩身桩底截面截面积桩身砼的密度各个传感器的灵敏度测试前准确输入单击确定回主操作界面第三章章现现场场测试试技术术起起吊第三章章现现场场测试试技术术起起吊第三章章现现场场测试试技术术起起吊采用自自由落落锤为为锤击击设备备时，，应重重锤低低击，，最大大锤击击落距距不宜宜大于于2.5m。重锤应应材质质均匀匀、形形状对对称、、锤底底平整整，高高径（（宽））比不不得小小于1———重心心问题题进行承承载力力检测测时，，锤的的重量量应大大于预预估单单桩极极限承承载力力的1.0%～～1.5%，混混凝土土桩的的桩径径大于于600mm或桩长长大于于30m时取高高值说明第三章章现现场场测试试技术术重重锤第三章章现现场场测试试技术术脱脱钩第三章现现场测试试技术重重锤锤击将锤吊起准备松脱钩进进行锤击,为为保证锤底平平面接触桩头头请等锤稳定定后再松脱钩钩第三章现现场测试试技术重重锤锤击第三章现现场测试试技术重重锤锤击锤击的一点点点偏心，可以以导致信号一一致性严重恶恶化，在一点点已为大量试试验所验证———偏心不可可大意湖北地区的脱脱钩容易导致致偏心；脱钩以中心脱脱落的方式为为宜，如广东东地区有时候利用吊吊车直接下放放，效果可能能更好第三章现现场测试试技术信信号采集单击自检进入自检界面信号采集前测测试仪器各道道状态注意：此时传感器器已连接好、、安装好，并并已打开仪器器电源开关当采用交流供供电时，测试试系统应良好好接地进入自检界面面后出现的瞬瞬间采集界面面第三章现现场测试试技术信信号采集自检自触发后的到四四道波形第三章现现场测试试技术信信号采集第三章现现场测试试技术信信号采集采集前测试加加速度传感器器连接是否正正常单击采样键进入采样界面第三章现现场测试试技术信信号采集用CH1做为触发通道道，并轻敲桩桩上CH1的加速度传感感器看是否能能触发。采集等待滚动条第三章现现场测试试技术信信号采集在进行了自检或或采样操作后后都必须观察察电桥指示灯灯是否能变为为黄色。第三章现现场测试试技术信信号采集信号采集前准准备总结在传感器连接安安装好后自检检测试整个系系统连接和干干扰情况用CH1、CH2两道做为触发发通道来测试试加速度传感感器的连接和和安装情况在自检、采样样操作时观察察应变指示灯灯来测试应变变计的连接和和安装情况注意：以上情情况均正常后后才能进行正正式的信号采采集第三章现现场测试试技术信信号采集单击采样键进入采样界面正式采集信号号第三章现现场测试试技术信信号采集采集等待滚动条等待几秒观察察应变指示灯灯正常后给指指令松脱钩回到主操作界界面下即显示示F—ZV波形数据波形较好时，点击存盘进入保存波形界面对数据进行存盘第三章现现场测试试技术信信号采集波形保存界面面单击保存选文件夹选文件名第三章现现场测试试技术信信号采集第三章现现场测试试技术信信号采集信号采集注意意事项桩面平整，桩桩锤重心应与与桩顶对中重锤角架放置牢固桩头处理到位位采集前对整个个系统的调试试波形存盘第三章现现场测试试技术信信号采集信号采集波形形的选取F和ZV曲线归零基线F与ZV曲线起跳端于上升沿及最高峰重合曲线光滑无振荡第三章现现场测试试技术信信号采集信号采集波形形的观察重点点上升沿力和速速度的正比性性、尾部归零零情况和毛刺刺情况上行波的合理理性，是否与与地层对应？？动位移曲线的的合理性，最最打动位移是是否足够？极限承载力曲曲线的合理性性，是否有平平台最大打击力、、最大动位移移、极限承载载力比较、最最大速度第三章现现场测试试技术信信号分析波形读取单击进入波形读取界面第三章现现场测试试技术信信号分析读取波形界面面选文件夹选文件名单击读出所选波形并退会主操作界面第三章现现场测试试技术信信号分析显示出所读波波形挑选信号较好的通道和计算方法第三章现现场测试试技术