高应变动力试桩的误差分析.doc

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1、高应变动力试桩的误差分析　　摘要：相对静载试验而言，高应变动力试桩的误差来源要丰富得多。本文较系统地对这些误差进行总结，提出了浅层次、中层次和高层次的误差的概念，并通过工程实践分析说明。对如何减小误差、更好地应用和发展高应变动力试桩技术提出建议。　　关键词：高应变动力试桩凯司法实测曲线拟合法　　1、前言　　以应力波理论为基础的高应变动力试桩法在我国的应用已有十几年的历史。这种方法以其省时省钱以及能提供诸如单桩承载力、桩身结构完整性、端承力大小和桩侧摩阻分布等丰富信息的特点而得到人们的推崇和喜爱。　　多年以来，人们往往试图以静动对比试验结

2、果来衡量高应变动力试桩方法的准确性，但评述结果都是有争议性的。原因是复杂的，从静载试验方面，其得到的极限承载力值并非唯一值。首先，静载荷试验每级加荷量为预估极限荷载的10%，这意味着其所确定的承载力的精度为预估极限荷载的10%，这其中就包含着不小的误差。其次，不但世界各地确定极限荷载的标准五花八门、迥然各异，即使在我国，不同规范中的确定方法也有所区别。因此以不同的标准所确定的承载力显然也就不尽相同。第三，基准梁的设置，千斤顶和压力表以及位移量测仪表所产生的系统误差不可忽略。此外，非自动加荷条件下的人工加载其主观性误差更是无法估计。所以，

3、要得到一个合理的对比标准是一件十分困难的事。在这里，笔者仅从高应变试验本身的误差来源出发来作分析，认为可将误差分为浅层次、中层次和高层次的误差。　　2、浅层次的误差——动测信号质量　　美国人曾说过桩基动测是“垃圾进、垃圾出”的方法，意即在没有获得可靠的现场实测数据的情况下，室内分析是没有意义的，所以动测数据的可靠性直接影响试桩结果。　　现场的信号采集尤其是灌注桩的信号采集有较大难度，失败的教训主要有以下：桩头砼强度不高而被重锤击碎；偏心锤击、桩垫选择不当使得测试信号严重畸变；安装点砼质量欠佳，锤击后可能导致塑性变形或裂缝，从而产生持续的

4、压力或拉力波而使信号尾部不归零；传感器没有上紧或桩侧面不平整导致传感器自振；锤重选择不当或落高控制不当导致激励能量过高或不足。此外，在系统误差方面，传感器的标定精度，传感器自身的灵敏度，压电式加速度计的低频泄漏也都影响着测试数据，尽管这种影响是微乎其微的。　　3、中层次的误差——测试条件的不同　　静载荷试验是一种慢速的维持荷载试验法，而高应变是一种动态冲击加载，是在排除动力效应的基础上获得桩的静承载力，这本身决定了两种方法的差异性。　　首先，是否完全进入塑性状态是评价桩承载力的关键，确定极限承载力的方法就我国而言，标准相对明确；而高应变

5、试验则很难定义土体是否进入塑性状态。传统的推荐是当贯入度达到或超过土的弹限值时，可认为土阻力充分发挥，其贯入度推荐值是2.54mm.但国内外学者的研究表明，各类土的弹限值各不相同，如对碎卵石混粘土及一部砂，该值可能达十毫米，而对于黄土或一部分淤泥，　　土阻力充分发挥，其贯入度推荐值是2.54mm.但国内外学者的研究表明，各类土的弹限值各不相同，如对碎卵石混粘土及一部砂，该值可能达十毫米，而对于黄土或一部分淤泥，该值可靠只有一毫米。所以将高应变试验所激发的承载力简单地与静载试验确定的极限承载力相比较，不是一种科学的态度。　　其次，桩的试验

6、时的状态具有时效性，先动载后静载，才会使桩的试验状态相对接近。此外，岩土也具有时效性，例如硬质岩的松驰效应，风化岩的蠕变效应，软粘土的软化，负孔隙水压力等都可能导致高应变试验过高判定承载力，而对动载敏感的粘土，超孔隙水压力，土体的扰动，液化作用等可能导致动力试验过低判定承载力。　　4、深层次的误差——高应变的分析理论　　高应变动力试验对实测时域波形的分析处理，主要提供了两种方法：凯司法和实测曲线拟合法，以下作分别论述。　　4.1凯司法　　凯司法是一种建立在一维应力波理论基础上的具有快速的现场实时结果的高应变动力试桩方法。其误差主要有以下

7、几个方面：　　4.1.1理论假定的主要误差　　首先，砼是非匀质的弹塑性材料并且桩径越大，与一维弹性体的假定相关愈远。　　其次，动阻力并非只来自于桩尖，尤其是以侧摩阻力为主的摩阻桩或端承摩擦桩，情况更是如此。并且，实验室研究表明：动阻力和桩端运动速度也并非线性相关。　　4.1.2设定值的选取误差　　①波速的选取　　凯斯法求承载力要求桩体内纵波的传播速度值是已知的，波速是关键的，它影响到F和Z两条曲线的匹配性，对于工程桩（钢桩除外），通常情况下无法预先实测波速值，在桩底反射不明显的情况下，只能靠动测人员根据混凝土强度凭经验选取。而波速和混凝

8、土强度之间并无很好的相关关系，在桩基动测中，波速除与砼本身因素有关外，还和诸如冲击产生的应变量级、桩周土性质、桩身缺陷及至桩长等都有关，这使得波速的选取并非轻易而举。而有些关于动测的资料给出相应于各种强度等