DA基桩高应变动力检测技术

PDA

基桩高应变动力检测技术提纲高应变试验基本理论基本概念基本试验过程现场试验试验仪器试验准备数据采集数据质量数据解释记录选取CASE法解释CAPWAP法解释总结静载试验堆载反力锚桩反力桩基类型钢桩H型钢管桩(端部开口或闭口)混凝土桩(预应力或常规的钢筋混凝土桩)木桩复合桩沿桩长均匀材质(充填混凝土管桩)沿桩长不均匀材质钻孔桩和螺旋钻孔桩测试系统要求：灵活、小型化不同的桩基类型不同的桩基尺寸需要运输至现场1基本概念及基本试验过程在瞬态荷载作用下，使用的桩土体系产生一定的塑性变形，其应变水平大于或等于静载试验的动力试桩称为基桩高应变动力试桩。

距离桩顶一定距离对称安装力传感器和加速度传感器，量测并记录桩土系统的动力作用响应信号。高应变试验打桩监控试验

由实测应变(ε)得到力FF(t)=EAε(t)

由实测加速度得到速度V

V(t)=∫a(t)dt基桩动测———F---------Z.V试验目的单桩竖向极限承载力保证（或试验）承载力---未充分激发桩身结构完整性打桩监控桩身锤击应力状态及其分布---压应力和拉应力桩身锤击能量传递比---桩锤实际传递给桩的能量承载力时间恢复系数---初打试验与复打试验◆主要目的：承载力单桩竖向承载力

TT+∆

t∆L=c∆tε=δ/∆L=v∆t/c∆tε=v/cσ=Eε=vE/cF=σA=EAε=vEA/c

F=vEA/c δ=v∆t

应变的比例性或FT1和VT1成比例

对于下行波ε=v/c对于上行波ε=-v/cFT1=VT1xEA/c桩身阻抗“EA/c”=ρcA=“Z”下行波F={F+ZV}/2上行波F={F-ZV}/2F=F+FV=V+VZV=ZV+ZVZV=F-F

F=Zv

F=-Zv———WU-------WD桩身中任意点的力和速度

都是上行波和下行波的叠加自由端+F+v-F+v易打阶段力接近零固定端+F+v+F-v难打阶段易打阶段难打阶段下行波=(F+Zv)/2=WD上行波=(F-Zv)/2=WUF=WD+WUV=(WD-WU)/Z冲击作用下行压力波(+F=+Zv)激发的土阻力(R)结果下行拉力波和上行压力波，数值均为R/2+F=R/2vup

=-R/2Z-F=R/2vdown=-R/2ZRR+F=R/2vup

=-R/2Z-F=R/2vdown=-R/2ZF=+R/2V.Z=-R/2R初打复打-1天(粘土)+F+v“固结”RR/2上行波提供Rs分布信息斜率越大表明单位侧摩阻力越大上行波单位摩阻力分布2现场试验试验仪器PDA包括两种类型：PAK和PAL

PAL---PAL-L和PAL-R采集及腐分析软慌件PDA另-W荡CA刷PWA捧P试验准伴备--凑-桩头秃处理打入桩菌---乞一般无件需特殊昨处理灌注桩众---吵需制作轮桩帽桩帽截裳面尺寸侨与原桩耗身相同摆，高度弹一般1净~2D去除桩顶蹦软弱混凝汗土，露出池新鲜砼面感并凿平；将所有泥主筋接妄至顶端克，各主艳筋处于命同一高昨度；使用钢竿板护筒宏，顶部稍设置3仪层钢筋折网片，猎间距1您00m谨m；网组片下每它隔10满0mm摔设置箍忌筋；混凝土强微度等级比衫原桩身至冒少提高1向个等级且渠不低于C耕30。传感器面安装对称且迹同一检摔测截面垂直安装加速度传伶感器极性至少2内个应变悟传感器衔，补偿吵偏心影堡响沿轴中拣心对称衫安装若要评价洪两个方向复的偏心情脱况，需要型4个应变划传感器使用膨钱胀螺栓省和量板赔钻孔固罩定应力留环加速跑度计，古两传感宽器间距筐5~1卧0cm加速度店传感器压电式坝PE加限速度传泪感器通常坚乘固耐用用于一姥般情况盲(混辜凝土桩握或钢桩伤)压阻式横PR加翼速度传欣感器用于钢辜对钢的妇冲击富(也可羊用于混密凝土桩丹)PE加冰速度传康感器具译有高共命振频率黎，而无强阻尼PR加速肠度传感器攻具有低共钟振频率，漂带有阻尼将传感器辉放到桩顶红附近桩顶下彩2倍桩径酱处传感器安谊装需要注邪意远离非市均匀处绘(如傻接桩、戚焊接处熊或面积毫变化处咐;退最好在植其下大故于1氏D)避免安盘装至“膊裂缝”撕处赌(缝隙桶会产生兽错误的眉应变读宅数)处于地面齐或水面以微上接头处任于水面莲以上复合桩酒（如充化填混凝溜土管桩誓）是否紫需要切惰割窗口对于摩链擦桩来蓬讲，锤触重最低施为Qu的1%一般为Qu的1.5~汇2%锤垫厚排度一般久约50mm（胶合咐板为佳君）根据实抛测应力咱情况控明制落高歌，不能踩出现有笑破坏性锯的应力得；重锤奶低击原绝则锤重、锤物垫及落高CT交流电喇干扰-袍--使仗用直流夜电供电数据采集份时传感器膜安装对信旬号的影响V1安勒装倾斜降乔低幅值平均的力温成比例且驶合理，2映个力传感念器可以补饭偿较大的泼偏心锤击过乓程如果酷对中不棍好会产仍生严重批的偏心两道速溪度曲线陷一般重椅合性较臣好即使大的基偏心，两枣道速度曲双线一致性熟很好现场试扮验输入独参数桩身参数涉(传感怎器位置)面积“直径轮”(传感器秧位置和周制长)测点下渠桩长材料参数质量密郑度勤SP弹性模顶量要EM平均波告速跨WSEM=ρc2=(SP骗/g)损WS2(注意外单位!锤)入土桩生长LP遥（用于菌CAP庙WAP立分析）均匀桩宜身或非结均匀桩霸身--创-桩身帐阻抗变慨化一般桩翻身材料尼参数英制公制米制平均波脆速WS意的确定起跳点-仆起跳点法倦峰-峰辣法起跳点峰值起跳点缠-起跳劣点法峰-峰踪蝶法??问题:高摩擦限力-早期卸载无清晰的挖桩底反射弹位置VT1眯x柏Z=骂6.掀62踪蝶x1耻41.街6=疏93放7FT1架=递101姑4Z新=Z老x93收7/薄1014=1扒30.她8解决办法:根据经验毒（或其他叉桩或EOD）定义WS桩号、工赌程名、权复打和初叫打日期锤击信息筑，如锤重犹、落高所需的势承载力(极限活值还是阴设计值宵)打入桩麻的垂直婆或倾斜搂情况工程地质损情况，如李土层性质娃、分层及蛇其力学性洲质目测桩侮身材质东情况施工或测链试中的一普些不寻常拾情况静载试验价结果及日狡期锤击数晌或每击内贯入度数据采集条时应记录稍如下信息押，便于以扬后计算分预析实测数据夏问题一般解出自下列跨方面传感器问模题电缆问僻题传感器伤安装问区题桩身存邀在严重吃缺陷传感器绢标定系卸数问题判断问衡题数据质价量主要问题如何发听现问题素?各锤击信蛮号之间曲粪线一致性过差曲线比例差性差标定系吩数?平均波希速?(ε=v/辩c)非均匀桩寒身?传感器叹靠近地月面附近罪?使用柴弓油锤?姥(预匆燃作用沸)起跳时间略长?(森桩垫太软猴)计算结中果不合恢理观察PD炕A“警告怪”信息并抗浏览每一庭道信号比例性因?Prop泼orti盒onal拆?F2应力把传感器松虑动加速度最传感器谎松动F1道出现异常，传感器或电缆有问题V2道数炭据问题比例不好比例好如何解村决问题区?替换传感单器替换电坛缆修理有惰缺陷的筝传感器深和电缆正确安恶装传感涂器螺栓松动沿桩中轴轧线对齐使用2塌个应力棕传感器泪补偿偏间心影响加速度传剥感器方向小结3数疮据解释1. 选甲择记录遵帜循比例性鱼好无电子或符机械噪音经两次法积分得潮到的最查终每击辟贯入度蒙接近实厚测贯入亮度且最咳终速度屈曲线为符零力曲线最剧终为零上升时觉间短2.对于高土疮阻力的情强况（每击债贯入度小暮于3mm泉/击），栽选择高能浑量/高打惕击力的记坝录；对于词低土阻力埋的情况（脾每击贯入差度大于8润mm/击承），选择设低能量/区低打击力衫的记录记录选炉择--收-解释数据扁质量好的川数据检查每倦一道信说号:适度的盟偏心OK两道速大度一般蒜一致性市非常好确保输葡入参数躬正确(曲LE,脖AR幅..摘)WS错误(380形0m/历s)比例性绿?起跳时间羽?WS正确(3300m/s)对混凝土旅桩来讲，鹅波速和弹葱性模量非包常重要Wron商gWS灭(38倚00m获/s)Corr燃ect财WS(医3300宫m/s粱)实际测稼量的是役2L/圆c时间若已知L,可计岂算c若已知c,可计娃算L若拉伸倦反射清锤晰，可冈估算桩长（骆由假设姻的c）缺陷位置(由c)土阻力分摸布(以第一市起跳点腔为参考)最好使用“起跳点-起跳点”法(总是可靠)如果上行波与下行波形状相似，可使用“峰-峰”法确定2L/c选择打罚击力和歉能量更次高的记木录CSX刊25泛9M痰Pa络EMX梦18扑.4虹T-mCSX详18漏6M绸Pa和E铺MX丽9.8忍T-筹m桩底反射颈–不卸清晰桩底反射展–清辈晰波速是变伞化的WS3911m/sBN3WS3911m/sBN2045使用或调整WCWC3跨556劲m/sBN爹204启53911顾m/s倒数第二程锤信号:比例性:O裕K最终贯入便度:不太好最后一盈锤信号屡:比例性欲：OK最终贯入秧度：OK能量：OK数据解释屿方法CASE谜法CAS趟E技术狂学院G苦obl离e教授沾等人经轮过十多连年研究泉，以行胶波理论腰为基础娇推导出团一系列样计算公著式，用劫于确定搅打入桩除（或符漆合或接拥近假设茧条件的惧钻孔桩锐）承载顿力；同鄙时现场瞧打桩监语控试验侍时可同阔时得到毛桩身完攻整性变奋化、桩抄身应力臣变化和嫂锤击能仰量传递用等计算只结果CAP叙WAP湿法实测波鹊形拟合朗法假定候桩土力活学模型窜及其参盏数，利墨用实测徒桩顶（猎附近检蓝测截面冲质点）脚的速度疮（或力宪、上行偿波、下宿行波）围曲线作踩为输入获边界条偶件，数时值求解孩波动方章程，计待算桩顶崇（附近末检测截脱面质点片）的力病（或速馋度、下萝行波、烂上行波疏）曲线刺。如果帐计算的虾曲线与哭实测的脑曲线不案吻合，谷即假设碑的桩土星模型或痒其参数此不合理隔，然后萝根据具讯体情况窃调整模景型及参包数重新蒸计算，事直到计骗算曲线金与实测果曲线吻鸡合。CASE怖法承载力许计算基本奋假设条件Rs=疑RT-授Rd桩身等斯阻抗（狂截面积仇和材质解均匀，迁无明显更缺陷）动阻力主售要集中于覆桩端，桩摊侧无动阻坟力（即桩贸侧不考虑馋阻尼影响冒）刚-塑妨性土（岛静）阻谁力模型应力波竞在传播泪过程中赚，只考撞虑土阻乡丰力的影底响CASE裤承载力-卧--阻尼优系数法R辆SPRS(土t)=隶(1容-Jc舱)WD往1+察(1+拉Jc)子WU2RS弄(t)怎=脊(1井-J蹦c)注(FT镜1+韵ZV衣T1)梅/2惨+(像1+拍Jc残)(净FT2湖-掏ZVT剂2)/绢2T2=茎T1冤+2L敲/CJc阻散尼系数00.20.40.60.81.0砂砾0.30.4砂土0.40.5粘土0.71.0粉土0.50.7颗粒大艇小减小阻尼系数蔑增加Jc阻尼仍系数的确搜定---RSP受乱Jc影响计很大经验地根泄据桩端土平的颗粒大驼小确定根据C热APW苗AP结纸果或静疮载试验左结果确辣定Rs=胡(SL窄Tor将CW)乖=R榴t-Jc(2娇WD1衔-池Rt稳)Jc={乔Rt尿-Rs眼}陡/{靠2W浆D1宇-Rt饰}桩端土性砂砾砂土粉土粉质粘土粘土Jc0.1~0.150.15~0.250.25~0.40.4~0.70.7~1.0◆阻抗均台匀的中小填型桩CAS交E承载呀力--杏-最大稿阻力法RMXRX5RP5RMX柏对阻逝尼系数血J不敏鬼感端阻比重洗大的端承反桩或端阻你需较大位抹移高弹限留的大直径伯桩；刚塑么性土模型各不成立，玩向右移动何t1找出闯Rs最大泰值；J贩c系数由正0.4到梨1.0–选择高值网，结果偏抬于保守CAS皮E承载力---卸载补徒偿法RSU考虑了“阵早期卸载乌”出现卸垫载，将粮其一半由添加给党RT以补偿由投于提前卸蹄载造成R粉T减小如果速唇度在2烦L/c廊前为负役,则上孩部土阻腰力可能愿早期卸故载，棚可使用爪卸载法长摩擦肥桩CAS君E承载亲力--幕-自动度法RA猾U和R以A2在桩端蚂质点运驾动速度撇为零时搬，动阻戚力为零订，有两骆种与Jc取值无彻关的承储载力计耳算方法寄，即RAU法和RA2法粘。RAU法适用仅于桩侧西阻力较些小的情努况，在RMX法洁中已指困出，桩饥顶位移差的最大饿值滞后促于速度窜的最大赛值的时累间为tu,0，同理贷可推知桩摄端位移最面大值也会跪滞后于桩件端最大速啄度，在桩续端速度变疮为零的时钥刻，RAU法尺计算出粘的土阻扛力显然健包含了乱端阻力蚕的全部火信息，仗因此RAU法耻适宜于借端承型政桩。RA2哥法适用蓝于摩擦职桩，当撞桩端速铁度为零颗时，显跳然端阻称力得以圈充分激观发，但拜桩身中谎上部可锦能土阻页力已卸钱荷，RAU计算辅的承载力土自然是桩脱上部土御松荷后某一首时刻的值爹，显然小脚于土的极谋限阻力，塌因此对摩叠擦型桩，冷特别是桩束侧摩阻力滚较大的桩明，RAU法是罪偏于保守雪的。CAS馒E法的统局限性●假设闷条件苛刻星且桩土模挨型理想化压，与工程可桩实监际差别较马大，计算艳结果的可闸靠性降低●盼Case农法阻尼系锹数Jc为地区性畜经验系数蜓，物理意列义不明确滥，取值的肃人为因素拐较多，需休要通过动净、静对比确试验来确舟定。●狭桩身阻抗驱有较大变壶化时，C钥ASE法份无法考虑虑，严重影参响计算结柱果。●Ca尺se法不遣能将桩侧攻摩阻力与鼠桩端承力灶分开，且佣不能得到雷桩侧摩阻垂力分布。CAPW卡AP法CAsePileWaveAnaly土sisProg匆ramCAP灯WAP自从19残69年诞乞生

自话1974外年开始计法算机自动状拟合诞交互式拟输合

自涨1988壁年开始自解动拟合和佳交互式拟维合1建立桩模冶型及假设劫土模型(R桩侧和R桩端)R桩侧R桩端5返效回步骤虚24调烟整R桩侧和R桩端3计算Fc实测的Fm进行比西较2使用始一条实测眯曲线(如传速度vm)计算另都一条曲线边（如力Fc）vmFcFm重复计算直到获得满意的拟合结果第一次躲拟合蒸(差嘉)最终拟肠合结果析(好盼)参数调秋整…..实际上是保一迭代计望算过程CAP压WAP咱拟合细可由计惊算机以完全筐自动方炸式完成CAP礼WAP架桩身模忠型Zi-1Zi+1Zi△Li划分成宇一系列璃均匀的幼桩段，骂通常约欲为1m户长△t=△Li/ci所有桩段球的应力波路旅行时间△t相同(粱一般约0缘瑞.2~守0.25顾ms)对每一桩川段来讲，该桩身阻抗昏Zi=EiAi/ci，ci波速CAPW谦AP土模其型桩侧土模区型桩端土模耽型辐射阻堤尼模型土模型土段长度炕~疲2m弹簧(静杆阻力模型奥)阻尼壶处(动岂阻力模猛型)t

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桩段长度挪~换1mt

Ri=Rdi+RsimtRui,qiRt,qtJiJTJSKJBTmPL桩侧阻模力tGmsRNsRNs-否1土阻力模秃型mtRui,qiRt,qtJiJTJSKJBTmPL桩侧阻力tGmsRNsRNs-额1CAPW奶AP土阻力模放型mtRui,qiRt,qtJiJTJSKJBTmPL桩侧阻锅力tGmsRNsRNs-1CAP找WAP土阻力政模型通常不用桩侧土怒静阻力胁模型SkRk卸载水平UNl因d（R气uk）最大卸载弹限CSkn布（QSk春n）最大加载弹限QSkn极限静阻力Ruk重加载水细平LSk胃n（R痰uk）KskusRu,sRs弹限,qs桩侧土朽静阻力吹模型Ru,nUN=堂-Ru,n/Ru,s卸载弹限,qscsRsRsutRu,tRt弹限,阶qt桩端静含阻力模竞型卸载弹消限qtct桩底土隙碰:tg动阻力模绿型:掏Rd=JvvRd=JCaseZv=JSmi英thRuv桩段速猫度v阻尼系数床转换公式茅:JSmi暮th=Jv/RuJCas棍e=Jv/ZJSmit梁h=JCaseZ/惰RuRdVCAP率WAP桌总的未透知数Rui: NS桩侧+1犯桩端Ji: NS桩侧+膝1桩端qi: NS桩侧猾+1供桩端1桩依侧+视1太桩端卸燃载弹限里系数1桩侧鸦卸载水平葱+1坏桩端土塞苗+1鹿桩端土隙1桩哗端阻尼义选择嫩+4南辐射生阻尼模魄型参数未知数毯总共：肯3NS+13如一根父长度2筛0m的傍桩，则划总共有点43个好未知数CAPW察AP标准誉未知数主要参数Rui: NS桩侧+惠1桩端Ji:席1描桩侧遮+1漂桩端qi: 加廊载-至1桩侧蔬+1劣桩端卸载弹至限-赔1相桩侧丙+1狐桩端绩+1泛桩侧符卸载水眉平未知数总肝共：NS+8对于入土转长度20赶m的桩:劫18个共未知数拟合收敛道标准各土层舅侧阻力架及阻力过分布符渐合岩土院工程合辰理范围拟合质量四个时紧段M脾Q=∑厕︱Fc利-Fm牢︱/班Fp锤击数拟六合计算的锤昆击数与现烫场实测的跪锤击数进丽行比较推荐的霜拟合过绢程1. 数钥据输入:艳选择正歉确的实测染记录2. 数控据调整（饼通常自动盲完成）3. 建萌造桩模型席（通常自鸭动完成）4.宇运行自那动CA吸PWA讯P拟合5.助检查并蒙调整土贤阻力分身布6. 检帽查阻尼参颜数7. 检旁查计算的变锤击数8.隐找到最耍好的拟疤合质量浩对应的委计算结蜡果9.弄输出结谊果对于大豪多数土娇来讲，辽单位侧鲜摩阻Uni很tf放ric脆tio料n<娃20掌0kPa拟合每击觉贯入度(如果“每击贯入号度差”>1选mm，将会影慌响结果)QT(嘉+TG)冬<Dma韵x,t快oeQS<距5m狡m(一般)SS,扫ST冷<蓄1.3s/m(如果高于财此值，可动能需要SK模型)CS,陆CT闻-0帝.3t谅o1.拜0(遥CS<督3.0，若使用SK模型)使用SK特别用望于每击方贯入度厨低的桩见、钻孔核或螺旋金灌注桩当每击贯烧入度高(>倾8跃mm叨/b首low参)时不用SKCAP粗WAP虏“准泡则”CAP压WAP团实例第一次拟琴合分析输入辈F拟合F输入F拟合法vor输入绢v拟合For上行波拟适合RU=78奴2ki少psRT=68免kip爬sJS/JT=.铲05/轻.15法s/晶ft(JCS/JCT=.浙75/零.22旗)QS/QT=.1污0/.1粥2”RU=78唱2ki碰psRT=4群00提kip缘瑞s(提高桩卷端阻力)RU=78碌2ki偷psRT=6革00枕kip读sRU=7潮82颂kip残sRT=70夸5ki各psJS/JT=.腰45/敞.02本s/近ft(JCS/JCT=.7朽5/.2闪2)QS/QT=.逢10/膨.12箱”上行波瘦拟合RU/RT=7害82/铃705协ki柳psJS/JT=.4材5/.0谣2s/饰ft(JCS/JCT=.7习5/.2刑2)QS/QT=.1谋0/.1荐2”RU/RT=7镇82/喇705腥ki武psJS/JT=.3侄0/.0无5s/痕ft(JCS/JCT=.5省0/.7睁6)RU/RT=78住2/70光2ki页psJS/JT=.2叔9/.0缺5s/秩ft(JCS/JCT=.5音0/.7逢6)(调整土催阻力分布情)Prev.上行波屿拟合RU/RT=7缓65/粪686恶ki政psJS/JT=.窃28/尘.06咬s/升ft(JCS/JCT=.鹿48/林.82刘)RU/RT=78侵2/70城2ki套psJS/JT=.2踪蝶9/.0古5s/辞ft(JCS/JCT=.沫50/醋.76三)RU/RT=7耽65/对686大ki缺psJS/JT=.愁26/荡.07乘s/谱ft(JCS/JCT=.4衬4/.9束7)QS/QT=.0歼6/.1统2”卸载参寇数可见：臂比较好饺的拟合现结果图形输债出数据表输罪出Ji,qi,Ri数据表祖输出Cas认e法结丙果附加表CAPW券AP需要类注意的问盗题信号选择庭：复打试想验的最初搭一、二锤己，采集质具量要高。件获取高质店量的、能汗客观反映若桩～土力肾学性状的么测试信号吸是做好高献应变动力躁试桩的关谋键环节。桩、土参爷数的选择小：参考工事程地质资泪料，均匀疑场地上参乔数取值的弃均衡性，甘符合工程廊常识，选印择的土模量型与工程演桩的实际绸状况相吻统合，如土纲塞、辐射研阻尼的使闪用等。锤击数盟拟合，辜即拟合能实测的断单击贯薪入度。必须有足广够的能量朱，使桩土钓产生足够发的相对位争移。.静力试剑验必须万到达极唱限荷载岔，且两段种试验模的休止浊时间相岔同。使两种桐试验在灵尽可能收相近的修客观条界件下（瓦桩、土殿状况）流进行试燃验。对旬地基承填载力起陆控制作锯用的桩雹，这种阶对比有竞可比性繁，对桩莲身强度耗起控制耕作用的斯桩，这较种比较左的可比祖性不强品（因