基桩完整性定量

基桩完整性定量分析

定量分析重要性在现行的基桩规范中对如何处理三类桩并没有明确规定,只有知道桩的缺损程度及响应的位置、范围，设计部门才可能根据其对桩竖直向抗压强度、水平向抗剪强度的影响，对桩进行进一步的实验或进行相应的处理。但现行桩的缺损程度的确定方法有一定的局限性：（1）钻孔取芯局部性，要客观缺损处的缺损程度就必须有多处取芯，这导致桩如蜂窝煤，之后又需灌浆，耗时、耗力（2）高应变完整性测量

高应变是利用缺损处反射的拉力波对F、ZV曲线的影响来确定完整系数。但由于高应变信号频率成份较低，阻抗形式变化复杂（突变、渐变、范围大小）会导致反射波叠加，同时又要考虑土阻力的影响，分析精度不高。定量分析重要性（续）（3）声波测试声波测试可以提供CT图，对测管区间进行定量描述，但必须事先埋管;（4）高应变承载力测试在很多情况下,设计方或业主会要求进行荷载实验:静压或高应变承载力测试。由于静压对场地、试桩桩帽等有较高的要求，不仅成本高，而且耗时。高应变承载力测试往往被作为首先的选择。

但目前高应变承载力测试，无论是CASE法还是拟合法均没有考虑桩材料的竖向抗压强度及水平抗剪强度。这样高应变承载力测试无法反映出在桩土破坏（即提供常说的极限承载力）之前的桩材料的破坏。定量分析的定义在激振点，测点及激振频率满足一定的要求时，桩的动测信号可近似用一维应力波理论来分析。对入射、反射波峰值分析或通过对实测波形分析进行拟合分析，可确定波阻抗变化位置、程度、范围，从而为桩的完整性分类提供科学定量化依据。定量分析的意义

通过对波形的拟合分析，不仅可定量分析波阻抗变化，而且还可帮助分析者了解波的多次反射、相互迭加及桩土相互作用对波传播影响。具体的讲，应力波在波阻抗变化处总是有多次反射，反射波的能量与波阻抗变化程度有关，相邻反射波的相位变化与波阻抗增大或缩小有关。通过波形拟合便可识别那些信号是波阻抗第二次反射甚至第三次反射，那些是首次反射。首次反射波对应着波阻抗变化，而二次及二次以上的反射波会与其它反射波迭加，导致信号加强或信号削弱。峰、峰值分析基本理论n=(1-α/2)/(1+α/2)α=VR/VIn=(1-α)/(1+α)峰、峰值确定完整性的局限性

工程桩波阻抗变化是渐变的桩土相互作用会引起应力波衰减当阻抗变化是多处时，应力波多次反射，反射波相互迭加波阻抗渐变

渐变波阻抗反射波是连续的，波形状发生变化即使渐变波阻抗变化区域最大的波阻抗或最小波阻抗与突变相同，渐变波阻抗反射波峰明显偏小。突变渐变桩土相互作用1、同一位置、同一程度，桩土相互作用对幅值的影响无桩土作用先缩后扩有桩土作用先扩后缩2、同一程度、不同位置，幅值比较波阻抗变化距桩顶近波阻抗变化距桩顶远3、桩土相互作用会产生上行压力波

桩土相互作用产生上行压力波多次反射

应力波在波阻抗不同的介质交界面处会多次反射，反射波是等时距扩径缩径第一次反射第二次反射第三次反射拟合分析理论基础

一维近似条件实况分析合理布点及控制脉宽来达到一维近似

桩表面测点首波近似平面入射波

反射波近似平面反射波

信号要能反映出桩土相互作用产生的上行波

实况分析

应力波在激振点以球面波阵面向下传播，测点质点速度是直达纵波、横波及瑞利波质点速度，并不是向下传播波阵面的质点速度。不仅幅值不同，形状也不同

当波阻抗变化位置超过2D距离时，由此产生的反射波也是平面波。当反射波是平面波时，测点反射波信号强度与测点位置无关

桩土相互作用产生的上行波为压力波，其质点速度方向一般与首波质点速度方向相反

对阻抗增大情况，高估入射波能量会导致完整系数比实际偏小，反之，偏大。对阻抗减小情况，高估入射波能量会导致完整系数比实际偏大，反之，偏小。

测点、振源太近测点、振源太远平面波幅值桩身反射波合理布点及控制脉宽来达到一维近似

3/4R1/2R1/4R桩顶传感器桩中心激振桩侧传感器桩侧信号桩顶信号实验小结数值计算及以上实验表明：只要锤击脉冲各频率成份的波长与桩径比；传感器放置在距桩中心2/3R~3/4R的位置，测试的信号从某种程度可以近似用一维波动理论来分析，这为通过波形匹配来对桩身完整性定量分析提供的依据。拟合分析方法

拟合方法具体过程将桩体离散化，每个离散单元材料特性、截面认为是均匀的桩土相互作用用阻尼壶来模拟

基于一维波动理论，不断调整单元的波阻抗，使计算的桩表面响应与实测波形达到最佳匹配

阻尼壶模拟桩土作用桩单元定量分析结果通过定量分析我们可以得到以下一些结果：（1）损伤的范围（2）损伤的程度（3）得到桩身波阻抗（ρcA）与桩底土等效波阻抗的比值，同一场地，不同桩底该参数的比较可以了解沉渣相对情况。拟合分析方法

桩土的参数确定

对完整桩实测波形进行拟合分析得到阻尼壶阻尼系数，拟合时只须调整与各单元相连的阻尼壶阻尼系数；将阻尼壶阻尼系数与各单元所在土层土性参数相联系，阻尼壶阻尼与土性的剪切波速有关。实测信号或多或少有些失真，桩体波阻抗或多或少有变化，因此，第一种方法使用时可能会出现较大的误差，甚至与实际土层情况相反。将阻尼系数与土性参数结合起来，物理定义清晰，即桩周土越密实，桩土作用越强烈，应力波衰减越明显，它不受实测信号失真等影响。模型播实验缩径扩径夹泥先缩烤径后歼扩缩颈筒桩计剑算与滨实际虾对比缩颈桩实际值计算值（未埋）相对误差计算值（埋入）相对误差最小等效直径(m)0.1150.1313%0.1313%范围(m)2.5～2.82.65

2.62

扩颈墨桩计辰算与线实际酬对比扩颈桩实际值计算值（未埋）相对误差计算值（埋入）相对误差最大等效直径(m)0.2860.26-9%0.26-9%范围(m)2.5～2.82.65

2.63

先缩狗后扩奖桩计桶算与觉实际纵对比先缩后扩实际值计算值（未埋）相对误差计算值（埋入）相对误差最小等效直径(m)0.1151.0313%0.11-4.3%范围(m)1.9～2.22.0

1.88

最大等效直径(m)0.2860.26-9%0.26-9%范围(m)2.5～2.82.7

2.76

夹泥馒桩计世算与晋实际括对比夹泥桩实际值计算值（未埋）相对误差计算值（埋入）相对误差最小等效直径(m)0.1380.1-27.50.12-8.7%范围(m)2.5～2.82.4-4%2.4-4%完整号性分金类根据脖缺损尺处最划小波轧阻抗涨与正众常部丹分波桶阻抗饲之比β值，很工程储桩的虑完整节性可添大致霞分为具四类抱：β=蓝1属完码整桩β=犬0.添8～涌1.货0，轻微抵破损β=照0.耀6～0.妄8中等睁程度凝破损β<狗0.嘱6断裂忽。场地测试旁分析桩帽份影响缺损部报位距桩顶伤较远数,受桩链土作纤用影响泉反射谷微弱基桩发完整处性分狗析圈有关熟问题基桩性完整塌性分顺类及和桩的诸评价君；桩体葱的检扇测长逆度；阻抗借变化脱类别彩区分宝（离抬析、膜夹泥纪或缩牌径）裙;桩长爽度检组测。桩底换反射疏波与掉波阻余抗检队测桩底疯沉渣浓及厚剑度检肥测问松题带平文台单酿桩或伸群桩屿检测基桩可完整咸性分顷类及跨桩的组评价桩的伶完整胁性分芹类并鉴不代棚表对召桩的哄评价笼，桩柳是否佩合格呆最重班要的挨参数证是其袍水平瞧及竖罩向承漫载力同样劳程度萍的缺搂损，有位置须不同芦，影居响也趴不同由于光反射良波的爬强度责受桩宰土相预互作滨用、穗波阻界抗变秒化位校置、珍变化劫形式贯、范轮围、焦多次扬反射匀波叠浙加等宇影响到。根愚据波型速及为波形蓬变化遍分类霜并不扔很科隆学。桩体滨的检右测长怖度桩周洗土性：传丛播过目程中悠不断啄衰减栏，衰师减程冤度与牢桩周朱土性舒有关桩长船径比：同心样的秀土层纽奉，应验力波义在传恒播过劳程还题受桩姿的长汪径比膛影响例，桩治的长滩径比双越大采，桩绘底反粗射波苍检测弄难度亏越大类。桩底援土性：桩互底土遗的等滑效波唯阻抗潜与桩天身波叶阻抗徐接近肃时，续即使翠桩长究径比管不大有，大误部分跟能量摸在桩龄底向萝土体衬辐射贵，从般而增款加桩景底反捞射波返检测权难度疫；桩身芽材料铃粘性：即奥使没坛有桩后土相赖互作隶用，倾应力光波也垫会衰证减的激振岸频率笔、激恰振能想量：激骄振频革率越谷低、合激振农能量幼越大浑，桩用底反款射就沸越明楚显。激振浪点及桨传感补器安客装位浓置：激铲振点唯与传鱼感器珠安装隔点越节近，而实测垄第一员个波葛至峰俱值就怨越大车，这辅样，滑桩底击反射鼻波相猎对于攀第一进个波啦至幅葬值就视越小完。综上包所述费，我扇们不副应孤毯立地黄谈桩坟的检破测长颤度，驼而应怪与桩蜘周土役层、燃桩的其长径穿比、料桩底授持力视层等馆因素涉结合侄起来阻抗红变化唐类别领区分反射籍波的库相位井、幅嚼值与颠桩身储波阻塞抗变蚂化有草关，遮即与掌桩材册料的湖密度ρ波速c及横洪截面凤积A有关锅。低应间变完子整性释检测刺方法趴，只辩能对育波阻诵抗变腿化作筋出分靠析，炸即对准桩横缺截面千的平悦均情烤况作饭出分阔析。萄至于话详细悲区分江要借揭助于崖其它索手段杀，如舞声波被等方拌法拥。桩底扁反射闸波走世时、左砼平只均纵墙波速欣、桩颗长三浩参数烧中的被任二工个参沫数便遵可确股定另醉外一鸦个参沃数。嘱要估屿算桩松长，映必须霞已知播桩底吗反射胡波走武时、责砼平器均纵纸波速雾。桩卧底反新射波镰时间程可从洽记录正信号呆中得如到，恭而砼荣平均西纵波镜速可连从砼吊抗压是强度界等级眠估算训或参遭数该辛场地葵其它戏桩的罩波速遮，也可可用怜声波考方法蜻得到脂的桩虑端附刊近砼播的纵矿波速葡作为拨桩身让砼平泼均纵乓波速摄。用鼠以上块三种禾方法所得到梢的波巡寿速与保实际淡可能蜓有1预0%篮左右梨相对进误差户，因牙而，丘估算划的桩尸长也孔有1粒0%托左右骡的相拍对误载差，燃随着兔桩的羊长度恋增加要，绝傍对误购差也正会增括加。桩长拌度检换测桩底育反射棕波与买波阻友抗检勒测当桩搜底土愉的等烟效波灾阻抗抄与桩阿身波园阻抗衰接近动时，件即使重桩长面径比忽不大椒，大梳部分完能量爆在桩仍底向粒土体浆辐射网，桩驳底反额射波扇很难氧检测筐。这店并不感意味切无桩群底反泛射就骑无法厅检测项深部级的完映整性惜，因重为，辫桩底欲附近挖有较硬明显械的阻凝抗变筑化时用，应浸力波锁仍会茄发生坟反射殃。因早此，限检测鹊不出怎桩底厘反射零波仍戴有可排能检券测出嫁桩底欣附近恩的缺找损桩底弦沉渣页及厚贵度检火测问锹题桩底袭土阻服尼/桩身靠波阻详抗比平台辆对波解反射葵、透届射的逃影响锤击枪平台陡波在洲平台铺表面族及平定台与辆桩的赤交界特面之亭间会拾多次晕反射隐，在苍交界侵面反独射过涌程中众还会穷不断拜透射弃，形港成一仆波列蹈，由拜于交界盾面反独射波既与桩拔身反纺射回抱波的枯不断柳叠加葱，使买反射球回波政的识键别变度得困膊难。平台排交界到面反泳射波兄影响由于眯平台他交界休面反畅射波进及附达近边滨坡桩否的挤翅压影喉响，音测试蹲波形纷异常雷处与脱事实景上的饱位置恩并不构对应丈，异稠常处援可能钻是由狂这些刮因素涌造成拘，或桶为了腔识别手反射迎滤波凯造成拢。桩—平台饮系统吓反射婆回波艺识别承方法仇（I）桩—平台爱系统羽中异斜常桩与完欠整桩桑信号学比较桩—平台蜂系统没反射贤回波仁识别气方法耀（II）在平幅台表沿面及烫桩侧连安装要传感禽器，隔通过添回波袖在两轿测点关的不同蒙走时母来识汽别。桩—平台北系统望反射至回波谈识别妻方法撇（II）回波率在两水测点霜的不笨同走输时，诸若是耻桩体冶回波姻，则政桩侧顶测点管接收回波音信号贺超前碧于表灵面测许点。董而对针交界渠面处交的波柜对两厨测点来说睡，则盖时间慈接近投。桩—平台张系统即反射裂回波壤识别驴方法殿（II鉴I）由于怨平台估界面个波经逝多次繁反射漏、透将射会蹦衰减担，深孤部的右反射碎或桩哭底反早射相氧对容舰易识富别。永通过瓦滤波突消除违界面发间高尖频反塞射。CP宁SA千’2侵00考1简介文件找选择波形剩处理桩土煤相互梁作用略参数亲设置波形浮定性漆、峰捏值分滥析波形貌拟合义分析文件丙选择文件朽夹、揪文件鸽类型文件殖预览有关镇描述波形辞处理波形帽选择波形仁平均滤波犹设置分析挣波形桩参柔数分析鼠结果光标开对应燃参数波形吵处理文件男栏桩土鲁相互教作用诵参数储设置剪切锐波速刺分布桩侧肠反射好波波形烤定性馋、峰竭值分傲析反射帐波峰腔定完四整系锈数波形俊拟合旦分析以上涌波形寺是经笨过指帜数放患大的拟合蚕三方责式计算