高应变基桩动力检测

高应变基桩动力检测第一章基本概念及检测原理第二章检测系统第三章现场检测技术第四章实测波形汇编高应变基桩承载力检测目录第一章基本概念及检测原理目录第一节概述第二节基本假设第三节基本理论第四节CASE法的检测原理第一章基本概念及检测原理概述所谓高应变动力试桩法，广义上讲，是指所有能使桩土间产生永久变形（或较大动位移）的动力检测桩基承载力的方法，无庸置言，这类方法要求给桩土系统施加较大能量的瞬时荷载，以保证桩土间产生一定的相对位移。自19世纪人们开始采用打桩公式计算桩基承载力以来，这种方法包括：（1）打桩公式法，用于预制桩施工时的同步测试，采用刚体碰撞过程中的动量与能量守恒原理，打桩公式法以工程新闻公式和海利打桩公式最为流行。

（2）锤击贯入法，简称锤贯法，曾在我国许多地方得到应用，仿照静载荷试验法获得动态打击力与相应沉降之间的曲线。通过动静对比系数计算静承载力，也有人采用波动方程法和经验公式法计算承载力。第一章基本概念及检测原理概述（3）Smith波动方程法，设桩为一维弹性桩，桩土间符合牛顿粘性体和理想弹塑性体模型，将锤、冲击块、锤垫、桩等离散化为一系列单元，编程求解离散系统的差分方程组，得到打桩反应曲线，根据实测贯入度，考虑土的吸着系数，求得桩的极限承载力。（4）波动方程半经验解析解法，也称CASE法，根据应力波理论，可同时分析桩身完整性和桩土系数承载力（5）波动方程拟合法，即CAPWAP法，是目前广泛应用的一种较合理的方法。（6）静动法（Statnamic），其意义在于延长冲击力作用时间（～100ms），使之更接近一静载试验状态。第一章基本概念及检测原理概述CASE法和CAPWAP法，是目前最常用的两种高应变动力试桩方法，也是狭义的高应变动力试桩法。第一章基本概念及检测原理基本假定四个基本假定：(1)桩是一个时不变的系统，即桩的基本特性在测试所涉及的时间内可以看作是固定不变的。(2)桩是一个线性系统，即桩在总体上是弹性的，所有的输入和输出都可以简单叠加，这个假定并不妨碍我们在桩身的局部环节上采用某些办法来考虑其非弹性性状。(3)桩是一个一维的杆件，即桩身每个截面上的应力应变都是均匀的，可以用它的平均应力应变来加以描述而不必研究其在桩身截面上的分布。第一章基本概念及检测原理基本假定(4)破坏发生在桩土界面，可以只把桩身取作隔离体来进行波动计算，桩周土的影响都以作用于桩侧和桩端的力来取代而参加计算。如果破坏发生在桩周土的土体内部，则把部分土体看作是桩身上的附加质量。在上述假定下，我们的问题在原理上被简化为一维的线性波动力学问题。

第一章基本概念及检测原理基本理论第一章基本概念及检测原理基本理论第一章基基本概念及检测原原理基基本理论由于应力波的影响响而产生的截面运运动第一章基基本概念及检测原原理基基本理论第一章基基本概念及检测原原理基基本理论第一章基基本概念及检测原原理基基本理论故可以得到高应变变的重要公式第一章基基本概念及检测原原理基基本理论第一章基基本概念及检测原原理基基本理论第一章基基本概念及检测原原理基基本理论几个重要的推论：：(1)在F—v图中，凡是下行波波都将使两条曲线线同向平移，原有有距离保持不变；；凡是上行波则都都将使两者反向平平移，互相靠拢或或互相分离．(2)在F—V图中,如果只有下下行波作用，F(t)曲线和Z·v(t)曲线将永远保持重重合．(3)在F—V图中，F(t)曲线和Z·v(t)曲线的相对移动直直接反映了上行波波的作用。第一章基基本概念及检测原原理基基本理论桩身阻抗变化在F-v图上的表现现（1）阻抗减少将将产生上行的拉力力波，在达到检测测截面时，将引起起力值的减少和速速度值的增加，即即力曲线下移而速速度曲线上移。（2）阻抗增大将将产生上行的压力力波，在到达检测测载面时，将引起起力值的增大和速速度值的减少，即即力曲线上移而速速度曲线下移。（3）上述反射信信号到达检测截面面的时间和变阻抗抗截面所在深度成成正比，可以根据据反射信号在时间间轴上的位置和已已知的总体平均波波速大体确定其所所在深度。（4）由于高应变变具有较高的捶击击能量，应力波一一般能够贯穿整个个桩长而直达桩端端。第一章基基本概念及检测原原理基基本理论典型的桩端变阻抗抗反射在实测记录录上的表现第一章基基本概念及检测原原理基基本理论典型的桩身缺损在在实测记录上的表表现第一章基基本概念及检测原原理基基本理论应力波沿细长杆传传播的结果：下行压力波（运动动速度向下）遇自自由端反射为上行行拉力波（运动速速度向下），端点点力为零，质点速速度加倍。下行压力波（运动动速度向下）遇固固定端反射为上行行压力波（运动速速度向上），端点点质点速度为零，，力加倍。下行拉力波（运动动速度向上）遇自自由端反射为上行行压力波（运动速速度向上），端点点质点速度加倍。。下行拉力波（运动动速度向上）遇固固定端反射为上行行拉力波（运动速速度向下），端点点质点速度为零。。第一章基基本概念及检测原原理基基本理论土阻力所产生的应应力波及其在F——V图上的表现应力波在行进过程程中将使桩身截面面产生运动．如果果桩身处在桩周土土的包围之中，桩桩身区段在土中将将激发起土的阻力力．由于桩身所产产生的运动是一种种瞬态运动，被它它激发出来的土阻阻力也将是一种动动态的作用力，从从而在桩身中又激激发起次生的应力力波由力学平衡条件：：R=Wu-Wd得：Wu=R/2Wd=-R/2第一章基基本概念及检测原原理基基本理论第一章基基本概念及检测原原理基基本理论土阻力在实测曲线线上将表现为两根根实测曲线的分离离，使力曲线高出出速度曲线，高出出的幅度正好等于于所受的土阻力R．因此，在这里里我们可以得到几几个非常重要的推推论：(1)在锤击力的的作用下，桩身运运动将激发土阻力力而使桩身受到外外加的阻力波作用用．(2)土阻力的信信号将被检测截面面的传感器直接接接收到，使得实测测曲线中包含了试试验时实际激发的的土阻力信息．(3)作用于深度度为x处的土阻力力所产生的上行波波将在2x／c时时刻到达检测截面面．因此，在实测测曲线上沿着时间间轴将可以在2L／c之前看到分分层累加的的土阻阻力信息。（4）土阻力的作作用将首先表现为为实测力曲线的上上升和实测速度曲曲线的下降。两者者的分离幅度将正正好等于所受的土土阻力。第一章基基本概念及检测原原理CASE方法基本模型桩自身：CASE法将桩视视为一维、均质、、等截面、连续的的线弹性，基本不不考虑桩身缺陷影影响，应变与质点点速度之间满足协协调方程。局限：桩身自阻尼衰减没没有考虑承载力分析时，桩桩身缺陷没有考虑虑，所以缺陷桩误误差更大桩身塑性没有考虑虑，低强度桩、力力信号过大时存在在问题锤击偏心时存在问问题传感器过上存在问问题第一章基基本概念及检测原原理CASE方法基本模型桩周土静力模型：：CASE法为确保保波动方程解耦，，得到半经验解析析解，不仅将桩侧侧速度与动阻力分分离，而且将桩身身位移与静阻力分分离，因而假定土土的静力模型为理理想刚塑性体，桩桩一运动耦合面即即进入塑性状态，，且为极限承载力力状态问题：弹性阶段即位移初初始增加阶段被忽忽略，加载起始阶阶段即认为已达到到极限承载力状态态，导致了极限承承载力曲线上零值值也是极限承载力力的谬误。要求：位移取值足够大，，使得极限承载力力出现平坦段、达达到拟理想刚塑性性状态才可以正确确应用——要求有更大的打击击力和动位移第一章基基本概念及检测原原理CASE方法基本模型桩周土动力模型：：为排除动力试桩过过程中土体的动力力效应，CASE法假定土的动阻阻尼全部集中于桩桩尖，且与桩尖速速度和广义波阻抗抗成正比。优点：动阻力与桩身质点点运动无关，解耦耦承载力计算，得得到解析解指标：CASE阻尼系数数，虽与持力层塑塑性指数有关，但但更多的已演变成成一个与动静对比比相关的系数了第一章基基本概念及检测原原理CASE方法基本模型桩周土动力模型存存在的问题：动阻力与桩顶广义义波阻抗相关，却却与桩底的无关须确保桩侧动阻力力较小，桩侧须光光滑、等截面，须须有足够位移持力层和桩侧土层层须相差较大仅考虑了牛顿粘性性体模型，没有考考虑惯性力等的影影响第一章基基本概念及检测原原理CASE方法承载力等值线不同阻尼的承载力力取值桩侧和桩端阻尼对对承载力的影响第一章基基本概念及检测原原理CASE方法第一章基基本概念及检测原原理CASE方法凯司法确定承载力力的各种实用算法法我们实测得到的土土阻力Rz近似地地看作由两部分叠叠加而组成，一一是土在静载荷荷试验时所表现的的静阻力Rs，二二是由于动力作用用所产生的附加的的动阻力Rd，三三者的关系：Rs=Rz-Rd1.阻尼系数法（（RSP法）在阻尼系数法中，，规定把t1时刻选择在锤击开开始阶段速度曲线线的峰值处．CASE阻尼系数数Jc的经验取值值（美国PDI公公司资料）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第一章基基本概念及检测原原理CASE方法2.最大阻力法（（RMX法）最大阻力法即时间间延迟法，它适用用于饱和粘性土的的排土桩和具有土土塞作用的非排土土桩。这种桩土的的弹性大，最大阻阻力的发挥往往滞滞后于速度峰值。。它和阻尼法计算算公式一样，不同同的是时间选择，，一般在速度峰值值后加一延时，找找出最大阻力对应应的时间.显然当当延时等于零，RMX就等于RSP，因此，RSP法可以看作是是RMX法的一个个特例。3.卸载法(RSU)承载力计算时，桩桩位移单调增加(即速度在2L/C之前为正)，，这样所有阻力可可以同时激发。但但对于大侧阻或难难贯入的长桩，在在之前速度会出现现负值，桩体的上上部位移会不断减减小，在桩底阻力力激发之前，部分分侧阻力产生卸载载，这样，计算的的承载力就会低于于总的阻力。由力力和速度差值可以以得到卸载层的摩摩擦力，其值的一一半作为承载力的的修正值。第一章基基本概念及检测原原理CASE方法阻尼系数法RSP：一般意义上使用用，积累的经验最最为丰富最大阻力法RMX：上升时间短或土土的弹限值大，土土阻力来不及充分分发挥的情形。最小阻力法RMN：桩底不明显时，，更偏安全卸载法RSU：长桩，考虑了阻阻力的卸载效应端承桩自动计算值值RAU：短桩、端承桩（（桩底速度为零时时对应的值）摩擦桩自动计算公公式RA2：摩擦桩，据说与与拟合值接近各自的适用范围：：第一章基基本概念及检测原原理CASE方法确定桩身完整性的的法第一章基基本概念及检测原原理CASE方法确定桩身完整性的的法类别β值类别β值Ⅰβ＝1.0Ⅲ0.6≤β＜0.8Ⅱ0.8≤β＜1.0Ⅳβ＜0.6第一章基基本概念及检测原原理计计算步骤F2=E.A.应变2F1=E.A.应变1应变1应变2(F1+F2)/2平均力第一章基基本概念及检测原原理计计算步骤积分得V2积分得V1a1a2(V1+V2)/2平均速度V第一章基基本概念及检测原原理计计算步骤平均力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念及检测原原理计计算步骤FZV（F－ZV）÷2上行波F↑第一章基基本概念及检测原原理计计算步骤FZV（F+ZV）÷2下行波F↓第一章基基本概念及检测原原理计计算步骤FVF×V积分能量第一章基基本概念及检测原原理计计算步骤a积分V积分位移S第一章基基本概念及检测原原理计计算步骤F↑F↓相加承载力RT第一章基基本概念及检测原原理计计算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念及检测原原理计计算步骤采用凯司法判定桩桩承载力1只限于中中、小直径桩。桩身材质、截面应应基本均匀。阻尼系数Jc宜根据同条件下静静载试验结果校核核，或应在已取得得相近条件下可靠靠对比资料后，采采用实测曲线拟合合法确定Jc值。在同一场地、地质质条件相近和桩型型及其截面积相同同情况下，Jc值的极差不宜大于于平均值的30%。第二章检检测系统目目录录第一节传传感器第二节采采集仪器第三节软软件简介第四节锤锤击设备第二章检检测系统传传感器器加速度应变环第二章检检测系统采采集仪仪RSM-24FD分体机第二章检检测系统采采集仪仪RSM-24FDN一体机第二章检检测系统软软件简简介主操作界面第二章检检测系统软软件简简介设置界面第二章检检测系统软软件简简介采集界面第二章检检测系统软软件简简介处理界面第二章检检测系统软软件简简介打印信息预览界面面第二章检检测系统锤锤击设设备整体锤组合锤组合：优：便于搬运、成本本低、基坑方便缺：效果差差、易偏偏心、慎慎用、重重心高重点：锤锤体的紧紧凑和锤锤垫整体：优：效果好好、效率率高、缺：适应能能力差、、成本高高、搬运运困难第二章检检测系系统锤锤击设备备导向架与与辅助设设备1-导向向架；2-自动动脱钩；；3-锤锤；4-砧座；；5-锤锤垫；6-导向向柱；7-电机机；8-底盘；；9-道道木；10-桩桩；11-吊车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电源连连接第三章现现场测测试技术术仪仪器连接接24FD与电脑脑连接第三章现现场测测试技术术仪仪器连接接24FD与高应应变电缆缆的连接接第三章现现场测测试技术术仪仪器连接接24FD传感器器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.对称称安装在在距桩顶顶不小于于2D的桩侧表表面处（（D为试桩的的直径或或边宽））；2.对于于大直径径桩，传传感器与与桩顶之之间的距距离可适适当减小小，但不不得小于于1D。3.安装装面处的的材质和和截面尺尺寸应与与原桩身身相同，，传感器器不得安安装在截截面突变变处附近近。4.应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.安装装完毕后后，传感感器的中中心轴应应与桩中中心轴保保持平行行。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。。第三章现现场测测试技术术程程序设置置单击设置进入设置界面进入主操操作界面面后，点点击设置置按键进进入设置置界面第三章现现场测测试技术术程程序设置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；；混凝土土标号：：C30；桩截截面积：：1平方方米预设波速：C25：3300C30：3600C35：3800C20：3000第三章现现场测测试技术术程程序设置置桩长=50米；；混凝土土标号：：C30；桩界界面积：：1平方方米无桩顶时请选，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现现场测测试技术术起起吊第三章现现场测测试技术术起起吊第三章现现场测测试技术术起起吊采用自由由落锤为为锤击设设备时，，应重锤锤低击，，最大锤锤击落距距不宜大大于2.5m。重锤应材材质均匀匀、形状状对称、、锤底平平整，高高径（宽宽）比不不得小于于1———重心问问题进行承载载力检测测时，锤锤的重量量应大于于预估单单桩极限限承载力力的1.0%～～1.5%，混混凝土桩桩的桩径径大于600mm或桩长大大于30m时取高值值说明第三章现现场测测试技术术重重锤第三章现现场测测试技术术脱脱钩第三章现现场测测试技术术重重锤锤击击将锤吊起起准备松松脱钩进进行锤击击,为保保证锤底底平面接接触桩头头请等锤锤稳定后后再松脱脱钩第三章现现场测测试技术术重重锤锤击击第三章现现场测测试技术术重重锤锤击击锤击的一一点点偏偏心，可可以导致致信号一一致性严严重恶化化，在一一点已为为大量试试验所验验证———偏心不不可大意意湖北地区区的脱钩钩容易导导致偏心心；脱钩以中中心脱落落的方式式为宜，，如广东东地区有时候利利用吊车车直接下下放，效效果可能能更好第三章现现场测测试技术术信信号采集集单击自检进入自检界面信号采集集前测试试仪器各各道状态态注意：此时传传感器已已连接好好、安装装好，并并已打开开仪器电电源开关关当采用交交流供电电时，测测试系统统应良好好接地进入自检检界面后后出现的的瞬间采采集界面面第三章现现场测测试技术术信信号采集集自检自触触发后的的到四道道波形第三章现现场测测试技术术信信号采集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做为为触发通道，，并轻敲桩上上CH1的加加速度传感器器看是否能触触发。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检或采样操作作后都必须观观察电桥指示示灯是否能变变为黄色。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信信号分析当出现下列情情况之一时，，锤击信号不不得作为承载载力分析计算算的依据：1传感器器安装处混凝凝土开裂或出出现严重塑性性变形使力曲曲线最终未归归零。2严重锤锤击偏心，两两侧力信号幅幅值相差超过过1倍。3触变效效应的影响，，预制桩在多多次锤击下承承载力下