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。拟合眠分析铃方法拟合物方法涌具体占过程将桩鄙体离仓散化凳，每童个离引散单滤元材哲料特病性、远截面毫认为欣是均飘匀的桩土勉相互羞作用洞用阻庆尼壶扶来模常拟基于舅一维框波动换理论汗，不赞断调腔整单渐元的博波阻看抗，层使计敌算的屠桩表未面响炼应与卖实测库波形负达到闯最佳治匹配阻尼脱壶模络拟桩项土作慎用桩单底元定量鉴分析码结果通过驱定量墙分析北我们厚可以佳得到阀以下住一些恨结果钩：（1）损架伤的刊范围（2）损牌伤的曾程度（3）得室到桩自身波么阻抗行（ρc画A）与桩嗓底土义等效版波阻北抗的肢比值益，同砍一场领地，被不同汪桩底尺该参布数的狗比较添可以腐了解杰沉渣勒相对带情况被。拟合屑分析熊方法桩土注的参而数确偶定对完狸整桩歌实测宴波形些进行援拟合遭分析演得到越阻尼围壶阻农尼系灾数，防拟合辉时只重须调左整与羞各单餐元相尿连的浸阻尼闷壶阻屋尼系劳数；将阻或尼壶煎阻尼炊系数跑与各芽单元廉所在沾土层梯土性蔬参数问相联辫系，起阻尼犹壶阻背尼与兆土性础的剪马切波塑速有论关。实测茧信号财或多负或少林有些畜失真卧，桩珠体波动阻抗须或多蹄或少佣有变回化，言因此昂，第要一种坚方法责使用邪时可皂能会碑出现樱较大占的误挎差，仔甚至趁与实依际土阿层情稀况相麦反。板将阻蚁尼系爪数与惨土性庸参数四结合营起来灿，物陆理定育义清肢晰，轨即桩戏周土简越密窑实，步桩土半作用邮越强洁烈，申应力成波衰灯减越劲明显温，它屯不受位实测佩信号税失真田等影素响。模型钻实验缩径扩径夹泥先缩铜径后聋扩缩颈少桩计西算与敬实际持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

扩颈竞桩计腔算与砌实际截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

先缩袜后扩尾桩计烛算与树实际欧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

夹泥辉桩计讽算与坑实际业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%完整锋性分健类根据括缺损遭处最上小波雾阻抗屠与正独常部童分波愿阻抗五之比β值，年工程极桩的妄完整塞性可辅大致耐分为知四类雀：β=勺1属完读整桩β=尿0.乱8～啊1.述0，轻微凶破损β=蒙0.执6～0.币8中等滩程度贴破损β<栏0.较6断裂锈。场地测试前分析桩帽块影响缺损部汪位距桩顶匆较远似,受桩逐土作屑用影响隙反射澡微弱基桩倍完整坛性分傅析爹有关剥问题基桩盏完整紧性分尸类及例桩的首评价轧；桩体夹的检辛测长庆度；阻抗钱变化愤类别宋区分险（离理析、贩夹泥舰或缩伍径）暮;桩长依度检森测。桩底急反射扩波与佣波阻直抗检罢测桩底摔沉渣屯及厚听度检凭测问万题带平迷台单反桩或皇群桩垂检测基桩佛完整情性分秀类及教桩的返评价桩的怜完整请性分愧类并宾不代隶表对勤桩的尚评价乏，桩娇是否择合格洪最重丽要的绿参数苏是其拿水平消及竖挣向承顶载力同样鬼程度潜的缺菌损，们位置爽不同箭，影龄响也撒不同由于严反射典波的钢强度起受桩软土相还互作城用、置波阻微抗变映化位锡置、色变化决形式愈、范比围、课多次考反射甩波叠软加等河影响告。根额据波券速及身波形渣变化羡分类裳并不农很科暂学。桩体但的检询测长妹度桩周宾土性：传址播过烤程中伤不断效衰减剑，衰蛾减程洞度与丽桩周悬土性削有关桩长危径比：同地样的穴土层班，应饮力波瓜在传菠播过票程还敏受桩落的长汽径比弟影响进，桩垒的长渴径比仗越大荣，桩碰底反拐射波元检测鸣难度蜂越大狭。桩底属土性：桩盟底土向的等馒效波济阻抗惜与桩腿身波彻阻抗李接近扩时，较即使学桩长宾径比愉不大猛，大驰部分痛能量疲在桩钟底向乘土体会辐射榨，从励而增茫加桩娃底反顽射波宵检测自难度犯；桩身支材料鹅粘性：即继使没扩有桩葬土相躺互作庸用，既应力舱波也扇会衰栋减的激振烂频率关、激限振能鸣量：激砍振频未率越崇低、革激振溪能量剧越大娘，桩帆底反券射就洋越明旗显。激振烂点及犯传感趟器安有装位倘置：激馅振点探与传垃感器刚安装劈燕点越将近，螺实测爽第一业个波乖至峰真值就掩越大荒，这革样，震桩底后反射耀波相闹对于笋第一油个波睬至幅鞭值就卡越小数。综上姑所述育，我欣们不雀应孤随立地睛谈桩暂的检券测长深度，尘而应裙与桩领周土蜻层、雕桩的颤长径佳比、批桩底概持力趴层等托因素纹结合墓起来阻抗倘变化张类别顽区分反射抛波的饱相位做、幅狱值与号桩身蔬波阻币抗变播化有起关，化即与伶桩材版料的籍密度ρ波速c及横议截面用积A有关刷。低应娱变完宁整性镇检测棚方法维，只收能对段波阻合抗变芒化作载出分贯析，市即对酷桩横乳截面涌的平厨均情苏况作隐出分够析。纷至于辆详细姜区分凑要借祥助于乏其它钱手段喜，如烈声波遍等方割法何。桩底皱反射而波走滥时、挡砼平鲜均纵碍波速煤、桩球长三借参数董中的管任二纹个参献数便纲可确兆定另前外一逮个参追数。列要估颜算桩茧长，搞必须省已知炒桩底熟反射拼波走侄时、阁砼平俘均纵体波速增。桩液底反篇射波旗时间慈可从踢记录庭信号猎中得钻到，灶而砼哑平均秧纵波巩速可质从砼侮抗压础强度厘等级镜估算当或参稼数该定场地的其它靠桩的虏波速殊，也欺可用案声波侮方法畏得到贴的桩科端附货近砼衣的纵咐波速善作为闭桩身轮砼平锹均纵泼波速扰。用川以上不三种廉方法肆得到重的波溉速与廊实际乎可能粱有1货0%避左右郊相对所误差恢，因窝而，捐估算棕的桩乘长也厕有1执0%证左右马的相利对误巩差，殖随着处桩的经长度维增加诱，绝拣对误里差也浓会增泰加。桩长土度检盈测桩底隐反射如波与修波阻屿抗检始测当桩踢底土芒的等俩效波扇阻抗僚与桩左身波粥阻抗才接近偿时，项即使局桩长飘径比码不大圾，大道部分好能量碑在桩拥底向别土体哲辐射懂，桩廊底反降射波想很难喝检测疾。这签并不否意味巨无桩均底反鬼射就坝无法废检测瞎深部亚的完珠整性身，因洗为，振桩底旧附近获有较桥明显壳的阻陆抗变换化时辱，应厨力波析仍会狂发生茎反射息。因究此，额检测体不出搞桩底志反射袭波仍留有可槐能检快测出汗桩底氧附近融的缺鬼损桩底稼沉渣改及厚妖度检剥测问甚题桩底发土阻困尼/桩身届波阻掩抗比平台扎对波梅反射持、透凝射的吉影响锤击客平台编波在湾平台羞表面呢及平拒台与晋桩的利交界帅面之药间会肯多次钞反射世，在磨交界驻面反怎射过祖程中作还会歉不断聋透射底，形摘成一浴波列柏，由拥于交界脂面反阳射波彼与桩抱身反虑射回忧波的协不断量叠加旬，使鸽反射馅回波慌的识棕别变暗得困涛难。平台思交界注面反包射波纸影响由于刷平台浑交界暗面反篮射波甘及附骗近边辜坡桩畅的挤袍压影南响，踪蝶测试疏波形单异常巧处与重事实趋上的辆位置萝并不惯对应券，异考常处倚可能嘱是由怖这些近因素剂造成逮，或睬为了护识别振反射写滤波迎造成匆。桩—平台般系统建反射涂回波奸识别固方法梦（I）桩—平台泊系统室中异馆常桩与完绪整桩初信号泛比较桩—平台紧系统汤反射墨回波专识别风方法锤（II）在平缺台表偶面及淋桩侧欠安装石传感愚器，飞通过倒回波裙在两羡测点横的不同皮走时剃来识课别。桩—平台宜系统背反射宫回波副识别钉方法尿（II）回波弊在两梅测点拉的不须同走涛时，怀若是俘桩体按回波关，则尘桩侧连测点渐接收回波朴信号氧超前身于表画面测阻点。爬而对滥交界沸面处威的波香对两冻测点来说艳，则界时间戏接近混。桩—平台吨系统奋反射脏回波陪识别肃方法朴（II侨I）由于遍平台杏界面动波经退多次矛反射但、透嫌射会赠衰减顽，深嫌部的竿反射役或桩蹈底反院射相撑对容酬易识诞别。毫通过矛滤波廊消除右界面但间高澡频反帽射。CP现SA枯’2哥00疗1简介文件循选择波形溉处理桩土梯相互射作用徒参数盈设置波形捷定性预、峰金值分翻析波形粮拟合斥分析文件疑选择文件狡夹、触文件棉类型文件遭预览有关皆描述波形岸处理波形峡选择波形谜平均滤波勒设置分析弦波形桩参凑数分析括结果光标毫对应蠢参数波形挺处理文件纪栏桩土财相互川作用书参数多设置剪切御波速汪分布桩侧证反射仰波波形诱定性镇、峰努值分革析反射僻波峰未定完龙整系战数波