人工挖孔桩高应变

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1、第!"卷第#期西北地震学报6789!"&79#!$$!年%月&’()*+,-),(&-,.-/’0’1.2304’5(&30/:;<=，!$$!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!波形拟合法在人工挖孔扩底桩承载力测试中的应用吕芝全#，潘纪顺#，!，刘长来!，海蕊!，王碧辉!，孙方宇!（#9中国科学技术大学，安徽合肥!%$$!>；!9中国地震局地球物理勘探中心，河南郑州"?$$$!）摘要：从人工挖孔扩底桩的工作机理和波形拟合法的基本原理出发，结合工程实例阐述了波形拟合法在确定人工挖孔扩底桩承载力中的应用特点及可行

2、性9关键词：人工挖孔扩底桩；高应变；承载力；波形拟合中图分类号：)5"@%9#A>文献标识码：3文章编号：#$$$B$C"（"!$$!）$#B$$@CB$@$前言人工挖孔扩底桩作为一种传统的桩基形式，多用于桩端具有良好持力层的独立基础，常采用单桩单柱的形式9确定人工挖孔扩底桩承载力的传统方法是《建筑桩基技术规范》（1D4E"BE"）所规定的静载荷试验9这种方法是通过测定荷载与沉降量的关系（!"#）来确定单桩极限承载力9该方法既直观又可靠，但由于桩间距大、单桩承载力高等特点，采用的堆重平台反力装置很难测出完整的!"#曲线，不仅花费时间长、耗资巨大、抽验率低、代表性差，而且不安全9因此，

3、研究和应用动力测桩法来弥补静载荷试验不足是十分必要的9基桩高应变动力检测法在国际上已有了%$多年的发展历程，有关理论和方法技术也已日趋成熟9中国于#EE@年#!月颁布了国家行业标准《基桩高应变动力测试规程》（414#$>—E@），标志着高应变测试技术在中国已获得认可和推广9最新发展的波形拟合法，运用一维波动方程对桩身阻抗和土阻力进行分层分析和计算，进而计算出单桩承载力和判断桩身的完整性9考虑到人工挖孔扩底桩的桩身尺寸已知，使波形拟合法在该桩型上的可靠应用成为可能9#波形拟合法的基本原理基桩高应变测试技术是用高能量的冲击荷载考察实际桩土体系9它通常利用重锤打击桩头使桩身产生一永久性位移

4、，通过对安装在桩顶附近的应变传感器和加速度传感器，测得桩身中的力波（$（%））和速度波（&（%）），进行分析计算得出桩的极限承载力9所施加的锤击脉冲力将产生沿桩身传播的应力波，它满足一维波动方程；而桩身截面产生的相对运动在桩土界面处激发起土的阻力；同时这种土阻力又在桩身中激发次生应力波9土阻力在实测曲线上表现为收稿日期：!$$$F##F$>作者简介：吕芝全（#E@!B），男（汉族），湖北宜都人，工程师，中国科学技术大学硕士研究生，现主要从事岩土工程的测万方数据试和研究9第+期吕芝全等：波形拟合法在人工挖孔扩底桩承载力测试中的应用,G!（"）曲线和#（"）（乘以阻抗$）曲线的分离，其分

5、离的速度和程度正好反映了试验时所激发的土阻力信息!因此，利用应力波的分层解析能力可以求取基桩高应变动力检测法所采集数据中的桩"土体系分层分段阻力和阻抗的全部信息!所谓波形拟合法（又称实测曲线拟合法），就是把一条实测曲线（例如$!#（#"））作为初始条件和边界条件，对各种桩土参数进行设定，然后利用行波理论进行计算，即可求得另一条曲线的计算结果（!（$"））%把计算结果!（$"）和实测结果!（#"）曲线相比较，根据所显示的差别修改桩土参数的设定值，再进行下一次的拟和!经过多次的循环，直到获得满意的结果，最终确定符合实际的岩土参数值!目前各种波形拟合分析软件（例如%&’(&’%软件）大都采

6、用了连续的数学模型和特征线算法，能够为每一段桩身设定不同的阻力、阻尼和弹限!向上运动和向下运动时的土阻力和刚度也可以不等!另外还可以考虑桩身任意截面处的阻抗变化、桩端处的辐射阻尼、缝隙和开口桩的土塞、以及连续锤击时的残余应力影响等!这些改进使波形拟合法应用于人工挖孔扩底桩成为可能!相对其它桩型而言，人工挖孔扩底桩各段的桩身尺寸已知，桩身材质相对均匀，其弹性模量&和平均波速’)等桩身模型参数容易确定，从而可以有效地将沿桩身各段阻抗因素和土阻力因素区别开来，为运用波形拟合法准确求取人工挖孔扩底桩的单桩极限承载力提供了保证，大大降低了多解性!由于受力特性及施工工艺上的特殊性，高应变实测波形

7、拟合法应用于人工挖孔扩底桩时所采用的具体拟合方法也有别于其它桩型!*工程应用实例下面通过几个具体工程实例来说明实测波形拟合法在人工挖孔扩底桩承载力确定分析中的应用特点!!"#实例#某水泥厂+,-住宅楼++-人工挖孔扩底桩，设计桩身直径().//##，扩大头直径*0+*//##，施工桩长+0.!/#!桩顶以下1!/#处开始扩径，桩身砼强度等级为%2/，桩端持力层为卵石层，设计要求桩端进入持力层不少于3/##!高应变现场动测结束后立即进行静载荷试验，其荷载（,