工程检测与评估3高应变基桩动力检测

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1、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

2、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

3、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

4、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。1、高、低应变法动力试桩的区分（1）动力试桩是在桩顶作用一动态力

5、（动荷载），在桩顶量测桩土系统的动力响应，如位移，速度或加速度信号，对信号的时域和频域进行分析，可以对单桩承载力和桩身完整性进行评价。（2）高应变法，用重锤（重量为预估单桩极限承载力的1%~1.5%）自由下落锤击桩顶，使其应力和应变水平接近静力试桩的水平，使桩土之间的土产生塑性变形，即使桩产生贯入度，一般贯入度≮2mm,但≯6mm.桩对外有抗力（承载力）是通过位移产生，有了位移，桩侧土强度得到充分发挥，桩端土强度也得到一定程度的发挥，此时,量测的信号含有承载力的因素。但对于嵌岩桩和超长的摩擦桩，要使桩端土强度发挥几乎是不可能的。（3）低应变法，用手锤

6、、力棒敲击桩顶，或用激振器在桩顶激振，其产生的能量小，动应变约10-5（高应变动应变为10-3），通过桩顶量测速度时域波形，对桩身完整性进行判定。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本概念及检测原理基本理论由于应力波的影响而产生的截面运动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本概念及检测原理基本理论故可以得到高应变的重要公式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本概念及检测原理基本理论几个重要的推论：(1)在F—v图中，凡是下行波都将使两条曲线同向

7、平移，原有距离保持不变；凡是上行波则都将使两者反向平移，互相靠拢或互相分离．(2)在F—V图中,如果只有下行波作用，F(t)曲线和Z·v(t)曲线将永远保持重合．(3)在F—V图中，F(t)曲线和Z·v(t)曲线的相对移动直接反映了上行波的作用。第一章基本概念及检测原理基本理论桩身阻抗变化在F-v图上的表现（1）阻抗减少将产生上行的拉力波，在达到检测截面时，将引起力值的减少和速度值的增加，即力曲线下移而速度曲线上移。（2）阻抗增大将产生上行的压力波，在到达检测载面时，将引起力值的增大和速度值的减少，即力曲线上移而速度曲线下移。（3）上述反射信号到达检

8、测截面的时间和变阻抗截面所在深度成正比，可以根据反射信号在时间轴上的位置和已知的总体平均波速大体确定其所在深