基樁動(dòng)測技術(shù)講座

1、基樁動(dòng)測技術(shù)講座 1.基本假設(shè) 2.基本方程與表達(dá)式 3.波的傳播特性X-t圖 4.低應(yīng)變波形 5.低應(yīng)變頻域 6.低應(yīng)變實(shí)驗(yàn)技術(shù) 7.高應(yīng)變實(shí)驗(yàn)技術(shù) 8.CASE法 9.擬合法 王雪峰 E_mail: 基本假設(shè)之一樁自身 靜載 聲波 低應(yīng)變 CASE法 擬合法 可以簡單地理解為理想剛性體， 即和土體比較，自身基本不變形 三維線彈性體，波的傳播以球面波 為主，其波速和一維理論不一樣 一維、連續(xù)、均質(zhì)、線彈性 局限： 1. 柔性樁、大直徑樁、短樁、樁頂部 的檢測存在問題，至少不是這個(gè)理 論所涉及的 2. 缺陷部位的橫向區(qū)別難以識(shí)別 3. 樁身自阻尼衰減沒有考慮，所以即 便是地表樁也得不到理想的信

2、號(hào) 一維、連續(xù)、均質(zhì)、線彈性、等截面 局限： 1. 樁身自阻尼衰減沒有考慮 2. 承載力分析時(shí)，樁身缺陷沒有考慮， 所以缺陷樁誤差更大 3. 樁身塑性沒有考慮，低強(qiáng)度樁、力 信號(hào)過大時(shí)存在問題 4. 錘擊偏心時(shí)存在問題 5. 傳感器過上存在問題 一維、連續(xù)、均質(zhì)、粘彈性、變截面 局限： 1. 樁身塑性沒有考慮，低強(qiáng)度樁、力信號(hào) 過大時(shí)存在問題 2. 錘小樁大、錘擊偏心時(shí)存在問題 3. 傳感器過上存在問題 優(yōu)點(diǎn)： 1. 考慮了變截面 2. 考慮了缺陷包括裂隙的影響 3. 考慮了樁身內(nèi)阻影響 Fs F S dscdscdst 基本假設(shè)之二樁周土 靜載、聲波、低應(yīng)變 CASE法 擬合法 沒有考慮 剛

3、性土假設(shè)，即樁周土體永遠(yuǎn)靜止不動(dòng)，這樣一 來，截面滑移變形就可以直接和阻力發(fā)生關(guān)系 局限： 1. 滑移面變形較小，而土體內(nèi)部變形較大 時(shí)，誤差加大 2. 土體運(yùn)動(dòng)引起能量耗散，導(dǎo)致的阻力沒 有考慮 靜力模型：剛性土假設(shè)，即樁周土體永遠(yuǎn) 靜止不動(dòng)，截面滑移變形就可以直接和 阻力發(fā)生關(guān)系 動(dòng)力模型：考慮了土體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)，如輻 射阻尼，土塞效應(yīng)等等 局限： 滑移面變形較小，而土體內(nèi)部變形較大時(shí)， 誤差加大CCWAPC增加了改進(jìn) AC C /A/ 樁側(cè)土支撐質(zhì)量Ms 樁側(cè)土輻射阻尼Jss 樁底土支撐質(zhì)量Mt 樁底土輻射阻尼Jst 樁底 基本假設(shè)之三樁土耦合面 靜載、聲波、低應(yīng)變 CASE法 擬合法 (

4、 , ) dc RJZ V L t 沒有考慮 動(dòng)力模型：動(dòng)阻力全部集中 在樁尖，具體表示如下 靜力模型：理想彈塑性線性硬化模型（改進(jìn)） 整體上根據(jù)破壞模式，分為樁側(cè)（剪切破壞）和 樁底（壓縮破壞）兩種類型 樁底增加土隙模型（tgap)對應(yīng)沉渣厚度 靜力模型：理想剛塑性如圖 含義：樁一運(yùn)動(dòng)耦合面即進(jìn)入塑性狀態(tài)，且為極限 承載力狀態(tài)承載力與位移無關(guān)，方程解耦， 為得到解析表式創(chuàng)造條件 問題：彈性階段即位移初始增加階段被忽略，加載 起始階段即認(rèn)為已達(dá)到極限承載力狀態(tài)，導(dǎo)致了 極限承載力曲線上零值也是極限承載力的謬誤。 要求：位移取值足夠大，使得極限承載力出現(xiàn)平坦 段、達(dá)到擬理想剛塑性狀態(tài)才可以正確應(yīng)

5、用 要求有更大的打擊力和動(dòng)位移。 O Rs Ru 優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)阻力與樁身質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)無關(guān)，解耦承載力計(jì)算，得到解析解 指標(biāo)：CASE阻尼系數(shù)，雖與持力層塑性指數(shù)有關(guān)，但更多的已演 變成一個(gè)與動(dòng)靜對比相關(guān)的系數(shù)了 問題： 1. 動(dòng)阻力與樁頂廣義波阻抗相關(guān)，卻與樁底的無關(guān) 2. 須確保樁側(cè)動(dòng)阻力較小，樁側(cè)須光滑、等截面，須有足夠位移 3. 持力層和樁側(cè)土層須相差較大 4. 僅考慮了牛頓粘性體模型，沒有考慮慣性力等的影響 樁尖土粗砂砂土粉質(zhì)砂土粉土粉質(zhì)粘土粘土 0.050.10.150.150.250.250.40.40.70.71.0 C J 技術(shù)指標(biāo) Ru單元極限阻力；Rb樁底極限阻力；Rs,Rt復(fù)載水

6、平 Un卸載水平，僅樁底；Qs，Qt彈性極限(變形) ；Cs，Ct卸載系數(shù) Hs,Ht 硬化系數(shù)；Us，Ut卸載拐點(diǎn)；tg 土隙 u(x,t)樁身質(zhì)點(diǎn)的位移up(x,t)相應(yīng)塑性位移 時(shí)僅當(dāng)塑性卸載 時(shí)且重加載 或僅當(dāng)彈性卸載 時(shí)僅當(dāng)塑性加載維持 時(shí)且重加載 或當(dāng) )6( )5( )4( )3( )2( ) 1 (0),( )( ),(),( )( )( )( ),(),( )( )( ),( xRun txutxu xqc xR xR txutxu xq xR txR u p ss u u p s u S u R e r s R u R e r s R p ux s qu 0 R 0 HSk

7、n、HToe USkn、UToe 動(dòng)力模型： 樁側(cè)： Smith動(dòng)阻力模型， Smith阻尼系數(shù)Js，同時(shí)與速度和靜阻力成正比， 動(dòng)阻力發(fā)揮相對滯后擬合常用的模型，樁側(cè)Js基本一致。 CASE動(dòng)阻力模型，Case阻尼系數(shù)Jc,僅與速度成正比，動(dòng)阻力發(fā)揮 更像加大阻抗，相對超前 線性粘滯模型 動(dòng)阻力模型 ),( )( Smith ),( ),( ),( txVxZJ txVtxRJ txR c ss d 動(dòng)力模型： 樁尖： 土塞模型，引入慣性力效應(yīng) 輻射阻尼模型，引入樁周土體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生能量損耗的輻射阻尼項(xiàng) Smith動(dòng)阻力模型，同樁側(cè)，但阻尼系數(shù)不同 CASE動(dòng)阻力模型，同樁側(cè) 復(fù)合模型：綜合應(yīng)用

8、Case模型和Smith模型 技術(shù)指標(biāo)： Js和Jc分別為Smith阻尼系數(shù)和CASE阻尼系數(shù)， V（x,t）和Rs(x,t)代表樁身x處t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度和靜阻力， Z（x）和Zb分別代表x位置和樁尖的廣義波阻抗，p為樁底土塞質(zhì)量。 土塞模型dtdVWtR tRtRtR pdb dbdbdb /)( )()()( 1 21 2 ( ) ( ) ( , ) ( , )( ) ( ) ( )( , ) ( , ) sbsb sbsb cb ssb db ssb cb Smith RtR RtR JZV L t JV L tRt Rt JRtV L t JZV L t 當(dāng)時(shí)復(fù)合模型 當(dāng)時(shí)復(fù)合模型

9、線性粘滯模型 動(dòng)阻力模型 承載力等值線 樁側(cè)和樁端阻尼對承載力的影響 基本方程與表式 聲波三維波動(dòng)方程 低應(yīng)變 CASE法 擬合法 22 L C 球面波傳播，遵循三維波動(dòng)方程，不考 慮彌散效應(yīng)，其波速約高出一維縱波波 速16%，鑒于其頻率更高，波速將因彌 散效應(yīng)高出低應(yīng)變波速更多。 11 1.16 11 211 Lbb v Ev cCC vvvv 22 22 22 0, bb uuE CC tx 最簡單的一維波動(dòng)方程 無內(nèi)阻尼、無土阻力。 一維縱波波速Cb 彈性模量E，材料密度 廣義波阻抗Z= Cb A bb uf xC tg xC t 邊界條件： 樁頂：V=0; 樁底：V=0(自由端），F(xiàn)=

10、0(固定端） F+ku=0(彈性地基） ( , )( , ) ( , )( , ) ( , )( , ) x tV x t F x tEAx t AV x tF x t 引入樁側(cè)恒定不變的靜阻力的一維波動(dòng)方程 一維縱波波速Cb因?yàn)檎裨搭l率低和應(yīng)力幅 度高，較低應(yīng)變約低500m/s ( , ) ( , ) ( , )( , ) ( , ) ( , )( ) x tVx t F x tEAx t AV x tFx tR x u t mm mm csb datVtV tAEtFtF tLVZJRtLF 0 )()(), 0( )()(), 0( ),(),( 樁頂 樁底 時(shí)僅當(dāng)塑性卸載 時(shí)且重加載

11、或僅當(dāng)彈性卸載 時(shí)僅當(dāng)塑性加載維持 時(shí)且重加載 或當(dāng) )6()( )5( )4( ),(),( )( )( )3()( )2( ) 1 (0),( ),(),( )( )( ),( xRun RrR txutxu xqc xR xR RrR uxqu txutxu xq xR txR u ues p ss u u ues ps p s u S ( , )V ( , ) ( , )( ) ( ) ( , ) ( , ) ( ) ( ) ( , )( , )( , )( , ) sd x tx t F x tE x A xx tF x t A xx Vx tF x tR x tRx t t mm

12、mm dbsb datVtV tAEtFtF tRtRtLF 0 ) ()(), 0( )()(), 0( )()(),( 樁頂 樁底 引入樁側(cè)與時(shí)間含空間變量有關(guān)的動(dòng)靜阻力、 引入樁身內(nèi)阻 一維縱波波速Cb因?yàn)檎裨搭l率低和應(yīng)力幅 度高，較低應(yīng)變約低500m/s 波的傳播特性X-t圖 低應(yīng)變 Case法 擬合法 0 0 u RVAF VEAF X-t圖、特征線及相容關(guān)系、上行波、下行波 :( 2 : 2 , II dn RR up dnupdnup CFZV WFZV CFZV WFZV FWWVWW 入、透射波） 下行波： （反射波） 上行波： 任意一點(diǎn)： :2(0)( )( )(0)0.5

13、 ( ) :2(0)(0)( )0.5 ( )( ) ddd uuu CFZVPR xP xPR x CPFZVPP xRR xx 或 或 Fm、ZVm OO TT x L A B C D E S+ C+ C+ C+ S- C- C- FT FI FR Z1Z2 X t1 t2 t B D RNs Ri 1 2 3 Rb O L X T 樁頂邊界t = jt x = i Ct Pu(i , j) Pd(i , j-1) Pu(i+1 , j-1)Pd(i+1 , j) 樁底邊界 樁單元?jiǎng)澐?) 1, 1()(), ()1, 1() 1, 1(2)(), ( ) 1, 1()(), ()1, 1

14、() 1, 1(2)(), ( jiPiTjiRjiPjiPiTjiP jiPiTjiRjiPjiPiTjiP uuuddd ddduuu ),()1)(1,(5 . 0),( ),()1)(1,(5 . 0),( jiPrrjiPRjiP jiPrrjiPRjiP duid udiu )1,(),(),(),( )1,(),(),(),( * * jiPjiPjiPjiP jiPjiPjiPjiP dddd uuuu )(),(),(),( ) 1, 1(),( jRjLRjLPjLP jLPjLP bdu dd VjVj FjZ VjPj cm ccu ( )( ) ( )( )( ,)

15、221 低應(yīng)變波形 完整樁 缺陷樁 土阻力影響(模型修正) 樁身阻尼(模型修正) 0 :11 0,1: ,1: TT FZV 樁底邊界條件： 樁底耦合系數(shù) 自由端 固定端 ( ) 0 2 n b ttnL C樁頂實(shí)測的樁底反射時(shí)間： ( ) 2 nn I VV樁頂實(shí)測的樁底反射信號(hào)： 0 :11 0,1: ,1: TT FZV 樁底邊界條件： 樁底耦合系數(shù) 自由端 固定端 0 :11 0,1: ,1: TT FZV 樁底邊界條件： 樁底耦合系數(shù) 自由端 固定端 一端自由、一端固定的 自由樁理論計(jì)算結(jié)果 上為速度、下為位移 兩端自由的樁理論計(jì)算結(jié)果 上為速度、下為位移 ( ) ( ) 0 k2,

16、1 /(1),/ k2 kk RIbb k Rb VF V FnnnZ ZC AC A ttkb C 第一缺陷的第 次反射幅值： b處第一缺陷的第 次反射時(shí)間： 理論分析表明，土阻力作用的存 在，將導(dǎo)致波形尤其首波呈指數(shù) 衰減，因此缺陷和樁底反射波對 樁頂質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度的影響，需考 慮傳播歷時(shí)的指數(shù)衰減。 I b I L VFeVbx VeVLx 2:)( 2:)( 測 測 缺陷 樁底 一端自由、一端固定的樁，中間 以下縮徑50%，理論計(jì)算結(jié)果 右上：樁頂速度 右下：樁頂位移 下：樁頂力基本為零 一端自由、一端固定的樁，中間 以下縮徑50%，理論計(jì)算結(jié)果 右上：缺陷部位的速度 右下：缺陷部位的力

17、(拉正壓負(fù)) 下：缺陷部位的位移 一端自由、一端固定的樁，中間 以下縮徑50%，力的理論計(jì)算結(jié) 果比較，上為缺陷部位截面力， 下為樁底力 樁形樁形樁形 一端自由、一端固定的樁，中間 以下縮徑50%，理論計(jì)算結(jié)果 右上：樁頂速度 右下：缺陷部位速度 下：X-t圖 ( )2 1 n2 22 nn L m RI mmm C VV e C 完全自由樁第 次反射幅值：， 橫躺地表預(yù)制方樁實(shí)測曲線，樁長15m，可見 7次樁底反射，各自值依次為：0.0131、 0.0118、0.0102、0.0090、0.0096、0.0089、 0.0087，平均0.0102，Em和m 的計(jì)算值分 別為44896MPa、

18、743MPas。 管樁實(shí)測速度曲線，樁尖自由，樁長54m、樁徑 1.50m、壁厚0.15m?？紤]阻尼衰減，根據(jù)各次 反射波幅值，得到各自相應(yīng)值依次為0.0047、 0.0043、0.0050、0.0049，平均0.0047，取 Cm=4500m/s、密度2550kg/m3，得 Em=51640MPa、m=1709MPas 粘彈性模型 粘彈性模型 低應(yīng)變（續(xù)）頻域 頻域特征 方程、振型、諧振頻率 基本規(guī)則 時(shí)頻互補(bǔ) ),(),( ),(),( ),(),( 運(yùn)動(dòng)方程 本構(gòu)方程 連續(xù)方程 x txF t txV A txEAtxF x txV t tx 樁底彈性地基 樁頂自由 ),(),( 0),

19、 0( tLuktLF tV L , 2 , 1 , 0 2 21 nu t n L C R CQf arcctgnf 0 2 2 uk dt du dt ud m bbb 2 )2sin( b b m m t m k f tfAeu tmktmk bbbb eAeAu 22 21 淺部缺陷 普通缺陷 1 3 , 242 CCC f LLL 基頻：，除了極厲害的擴(kuò)，都差不多在附近 2 2222 1 242 L nL CCC f Lf LCLL 頻差： 同缺陷諧振峰，如無其它因素，將隨振型階數(shù)的增加，幅度減少。 缺陷基頻一般接近C/2b?；l接近C/4b，表示b處擴(kuò)頸現(xiàn)象嚴(yán)重。當(dāng) 樁底沉渣較厚或

20、樁身缺陷非常嚴(yán)重時(shí)，譜圖中將有很高的直流分量（零 頻）。 無論何種缺陷，相應(yīng)相鄰諧振峰間的頻差均接近C/2b。 不同缺陷和整樁所致的各諧振峰均以包絡(luò)線形式作用在信號(hào)的幅值 譜上，缺陷位置越深，所對應(yīng)的基頻和同階諧振峰頻率就越小，與時(shí)域 的反射波到時(shí)恰好相反。 樁身缺陷會(huì)對整樁基頻產(chǎn)生影響，擴(kuò)頸導(dǎo)致降低而縮頸導(dǎo)致增加， 與動(dòng)剛度變化趨勢一致?；蛘哒f，實(shí)測動(dòng)剛度大于同條件下完整樁理論 動(dòng)剛度（也可用實(shí)測平均動(dòng)剛度），或?qū)崪y基頻大于理論基頻（同長度 樁平均基頻）時(shí)，即便時(shí)域表現(xiàn)為強(qiáng)烈的同相反射，也可能僅僅是緩擴(kuò) 后的相對縮頸，樁頂偏大或與承臺(tái)相連時(shí)尤其明顯。 譜圖中“峰”“谷”差異越大，意味著缺陷越

21、嚴(yán)重或土阻力越小， 當(dāng)然也有樁身內(nèi)阻尼越小，樁身強(qiáng)度越高之可能。當(dāng)樁周絕對自由、樁 身亦無阻尼時(shí)，摒除計(jì)算誤差、速度譜圖應(yīng)體現(xiàn)出理論上的譜線形式。 與尖峰相比，平緩的諧振峰更有可能為離析缺陷，前者則更可能系 裂隙或縮頸。 1. 頻域和時(shí)域分析的理論基礎(chǔ)都來自一維波動(dòng)方程（振動(dòng)方程），只 不過是求解方式和分析側(cè)重點(diǎn)不同，前者以富利葉展開和頻域分析 為主，后者則通過特征線及特征線上相容關(guān)系的求解，重點(diǎn)分析信 號(hào)的時(shí)域特征，無論如何，二者的分析結(jié)果應(yīng)當(dāng)一致。 2. 頻域分析的優(yōu)點(diǎn)是容易識(shí)別各種與樁土特征無關(guān)的干擾成份，可以 大體確認(rèn)缺陷的形成部位。 3. 缺點(diǎn)則是計(jì)算缺陷位置的精度不夠，缺陷性質(zhì)不很

22、明確，容易將深 部缺陷的多階諧振與淺部缺陷基頻弄混，同一缺陷的多階諧振峰與 頻差也不易尋找。 4. 時(shí)域分析的優(yōu)點(diǎn)是缺陷性質(zhì)（擴(kuò)縮頸）、缺陷位置一目了然，計(jì)算 也較準(zhǔn)確；但是各種干擾成份對其影響較大，淺部缺陷的多次反射 容易與深部缺陷的反射混淆。 5. 可以利用頻域分析來判斷干擾成份（特別是諧振干擾和50Hz交流干 擾）確定缺陷位置和深部缺陷存在的可能性，為時(shí)域分析提供處理 方案和參考缺陷，然后在時(shí)域中采用濾波等處理排除各種干擾，分 析缺陷位置、缺陷性狀和淺部缺陷，這些分析必須與頻域結(jié)果對應(yīng)， 反過來常用于指導(dǎo)解釋頻域中存在的各諧振峰。 6. 有時(shí)時(shí)域不能確定樁底和深部缺陷，頻域反而有其頻差或

23、基頻； 7. 頻域分析還能很好地判斷振源效果。在頻域推求缺陷位置時(shí)，首先 應(yīng)將各振蕩主峰視作各自缺陷的基頻，其次尋找相同特征的峰點(diǎn)求 頻差，而真正正確的答案應(yīng)與時(shí)域曲線結(jié)合給出。 低應(yīng)變（續(xù)）實(shí)驗(yàn)技術(shù) 震源特性 傳感器影響 安裝影響 后處理 22 1 cos(2) 2 ( ) 0 2 sin() ( ),2 1 Att f t t Af F ff ff 2/5 2 2 0.1 1 1 5.97 p s s sp R EEh 1. 材質(zhì)越軟，脈寬越大、高頻成份越少、主瓣f越窄； 2. 激振錘越重，脈寬越大、高頻成份越少、主瓣f越窄； 3. 接觸面積越大，脈寬越大、高頻成份越少、主瓣f越窄； 4.

24、 振源脈沖寬度大體在0.55ms之間變化，不同材料之間相 差近10倍； 5. 沖擊力的量級在0.110kN間，大體上相當(dāng)于錘重的100， 與高應(yīng)變錘擊效果類似； 6. 常規(guī)條件下，自由下落的高度越低或沖擊速度越低，力的 幅度越低，脈沖寬度雖也有變寬趨勢，但在一定高度后這 種趨勢并不十分明顯； 7. 不同的敲擊方式（自由落體、垂直敲擊、斜擊）將影響脈 沖的波形形態(tài)，改變值的大??； 0 0 0 0 3.5 3.5 1.6 1.6 n n n n f f f f 當(dāng)時(shí) 信號(hào)振蕩 當(dāng)時(shí) 信號(hào)不振蕩 當(dāng)時(shí) 信號(hào)振蕩 當(dāng)時(shí) 信號(hào)不振 加速度計(jì)： 速度計(jì)： 蕩 處理手段：線性放大、指數(shù)放大、平滑、數(shù) 字濾波

25、等 濾波處理 處理原則：先頻域后時(shí)域?yàn)V波 處理目的：濾去高頻干擾和安裝諧振 速度計(jì)：不宜低于0800，要求未見安裝諧 振或者安裝諧振大于1200hz 加速度計(jì)：平滑優(yōu)先，不宜低于01500hz， 步履最好，要求安裝諧振不低于2500 高應(yīng)變現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)技術(shù) 錘 傳感器安裝 起吊 貫入度 量值傳遞 控制標(biāo)準(zhǔn) 1-導(dǎo)向架；2-自動(dòng)脫鉤；3-錘；4-砧 座；5-錘墊；6-導(dǎo)向柱；7-電機(jī)；8- 底盤；9-道木；10-樁；11-吊車 組合： 優(yōu)：便于搬運(yùn)、成本低、基坑方便 缺：效果差、易偏心、慎用、重心高 重點(diǎn)：錘體的緊湊和錘墊 整體： 優(yōu)：效果好、效率高、 缺：適應(yīng)能力差、成本高、搬運(yùn)困難 1. 對稱安

26、裝在距樁頂不小于2D的樁側(cè)表面處（D為試樁的直徑或邊寬）； 2. 對于大直徑樁，傳感器與樁頂之間的距離可適當(dāng)減小，但不得小于1D。 3. 安裝面處的材質(zhì)和截面尺寸應(yīng)與原樁身相同，傳感器不得安裝在截面突變處 附近。 4. 應(yīng)變傳感器與加速度傳感器的中心應(yīng)位于同一水平線上，同側(cè)的應(yīng)變傳感器 和加速度傳感器間的水平距離不宜大于100mm。 5. 安裝完畢后，傳感器的中心軸應(yīng)與樁中心軸保持平行。 1. 錘擊的一點(diǎn)點(diǎn)偏心，可以導(dǎo)致信號(hào)一致性 嚴(yán)重惡化，在一點(diǎn)已為廣東的大量試驗(yàn)所 驗(yàn)證偏心不可大意 2. 湖北地區(qū)的脫鉤容易導(dǎo)致偏心； 3. 脫鉤以中心脫落的方式為宜，如廣東地區(qū) 4. 有時(shí)候利用吊車直接下放

27、，效果可能更好 1. 采用自由落錘為錘擊設(shè)備時(shí)，應(yīng)重錘低 擊，最大錘擊落距不宜大于2.5m。 2. 重錘應(yīng)材質(zhì)均勻、形狀對稱、錘底 平整，高徑（寬）比不得小于1 重心問題 3. 進(jìn)行承載力檢測時(shí)，錘的重量應(yīng)大 于預(yù)估單樁極限承載力的1.0% 1.5%，混凝土樁的樁徑大于 600mm或樁長大于30m時(shí)取高值。 4. 完整性檢測，無所謂 1. 位移積分誤差大 2. 實(shí)測還是可靠的，特別是灌注樁 3. 很多單位已經(jīng)開始檢測貫入度了 4. 沒有貫入度，提交承載力有時(shí)心里發(fā)虛 5. 最大動(dòng)位移可以略事彌補(bǔ) 2 101 (/) 32767 ayS m s 速度：加速度積分而成 加速度=電腦示值單位示值對應(yīng)

28、的電壓值增益單 位電壓量對應(yīng)的電荷量（pC）單位電荷量對應(yīng)的加速度值 力=應(yīng)變彈性模量面積 彈性模量=測點(diǎn)波速的平方密度 應(yīng)變=電腦示值單位示值對應(yīng)的電壓值增益前置放 大器增益橋壓單位橋壓下單位電壓量對應(yīng)的應(yīng)變幅值 單位示值對應(yīng)的電壓值=10/(2的n次方-1),n為A/D轉(zhuǎn)換位 10111 32767 yS E 1. 記錄時(shí)間一般宜為100ms左右 2. 最大打擊力大于預(yù)估極限承載力 3. 最打動(dòng)位移大于5ms（自由錘）、15ms （柴油錘）或者貫入度610mm 4. 正比性合理、尾部歸零正常、毛刺合理 5. 上行波走向與地層基本吻合 CASE法 基本公式 CASE綜合分析法 實(shí)例分析 存在

29、的問題 2 00 11 ( )(1)( )( )(1)( )( ) 22 2 (1)( )( ) (1)()( ) 2 scmmcmm ttL C cmmcmm R tJF tZVtJF tZVt CAL JCtadJCtad C 承載力計(jì)算基本公式 111 ( )(2)(2)2(2) mmup R xF tx CtZVtx CtPtx Ct側(cè)摩阻： 11 max 11 max ( )( )( )( ) 1.5 ( )( ) ( ) ( )( )( )0.5( ) dudu dudxu P tP tR xP tR xP t t P tP tP tRP t 修正 完整性指數(shù)： 211211 )(

30、)(5 . 0)()(5 . 0WUWDtZVtFtZVtFRTL )()(1 2 1 )()(1 2 1 2211 tZVtFJtZVtFJRSP cc 211 111 u10 0.2520.25 t22 C uu RSURTLRJWDRTLR RFZVZVF tL Ct 極限承載力曲線本身就是一種錯(cuò)誤的概念，源于不太合理的模型假設(shè)，為此針 對實(shí)際工程情況給出了以下幾種承載力計(jì)算表式與思路： 總阻力RTL：包含動(dòng)靜兩個(gè)部分 阻尼系數(shù)法RSP：一般意義上使用，積累的經(jīng)驗(yàn)最為豐富 最大阻力法RMX：力信號(hào)偏緩，靜阻力發(fā)揮滯后時(shí)合適，承載力曲線最大值 最小阻力法RMN：樁底不明顯時(shí)，更偏安全 卸載

31、法RSU：長樁，考慮了阻力的卸載效應(yīng) 端承樁自動(dòng)計(jì)算值RAU：短樁、端承樁（樁底速度為零時(shí)對應(yīng)的值） 中等程度摩擦樁自動(dòng)計(jì)算公式RA2：摩擦樁，據(jù)說與擬合值接近 平臺(tái)法：利用極限承載力曲線中平臺(tái)讀取，與阻尼系數(shù)基本無關(guān)，最為合理， 但是對打擊力和力作用時(shí)間要求較高，柴油錘信號(hào)適用 某工程預(yù)應(yīng)力管樁實(shí)測曲線，該樁測點(diǎn)以下樁長34m，整樁由四 節(jié)組成，樁外徑550mm、壁厚10cm，左側(cè)FMX、FVX為t1時(shí) 刻之Fm和ZVm值，樁上部有較厚的填土和淤泥層，樁端持力層 為老粘土。取Jc=0.31,可得RSP=2682kN，另外RS-CASE程序 的計(jì)算正表明，x=4.1m處，=78%，此為接樁縫。

32、 觀察重點(diǎn)： 1. 上升沿力和速度的正比性、尾部歸零情況和毛刺情況 2. 上行波的合理性，是否與地層對應(yīng)？ 3. 動(dòng)位移曲線的合理性，最打動(dòng)位移是否足夠？ 4. 極限承載力曲線的合理性，是否有平臺(tái) 5. 最大打擊力、最大動(dòng)位移、極限承載力比較、最大速度 某工程預(yù)應(yīng)力管樁實(shí)測曲線，該樁測點(diǎn)以下樁長34m，整樁由四 節(jié)組成，樁外徑550mm、壁厚10cm，左側(cè)FMX、FVX為t1時(shí) 刻之Fm和ZVm值，樁上部有較厚的填土和淤泥層，樁端持力層 為老粘土。取Jc=0.31,可得RSP=2682kN，另外RS-CASE程序 的計(jì)算正表明，x=4.1m處，=78%，此為接樁縫。 結(jié)果表輔助分析的重要依據(jù)：

33、 1. 各種值的最大值 2. 不同Jc值下的計(jì)算結(jié)果 3. 各種方法承載力比較 4. 完整性指數(shù)及缺陷部位 實(shí)驗(yàn)技術(shù)問題 1. 信號(hào)的正比性和可靠性、錘擊是否偏心 2. 打擊力是否充分，動(dòng)位移是否足夠 3. 極限承載力曲線上是否存在平臺(tái) 4. 傳感器標(biāo)定問題 5. 動(dòng)靜對比的可靠性 6. 最重要的，誠信問題 理論分析問題 1. Jc值的意義與標(biāo)準(zhǔn) 2. 承載力取值的方法與原則 3. 模型誤差與修正 武漢輕軌 第一根被測工程樁 地點(diǎn)：老漢口火車站場址，時(shí)間：2001年8月22日；施工單位：鐵十一局一處施工 檢測單位：冶金部武漢勘察院巖土工程測試中心； 資料來源：巖海公司網(wǎng)站 樁參數(shù)：338#鉆孔

34、灌注樁，施工樁長49m，樁徑800mm 樁帽：長約1.8m、砼強(qiáng)度等級為C40的樁帽；重錘：9噸雙組合 技術(shù)路線 擬合步驟 擬合技巧 應(yīng)用實(shí)例 存在的問題 擬合法 1. 劃分網(wǎng)格，將樁離散化 2. 建立遞推關(guān)系式和邊界表式 3. 以力或者速度為樁頂邊界條件，假定樁土參數(shù)，完成波動(dòng)方程數(shù)值計(jì)算，求 得樁頂另一值速度或者力 4. 比較實(shí)測值與計(jì)算值，衡量指標(biāo)擬合質(zhì)量數(shù)MQ，如果吻合，同時(shí)樁土參數(shù)合 理，則說明，假定的樁土參數(shù)合理，求解目的達(dá)到，否則中心假定計(jì)算 此人為過程已為各種優(yōu)化程序取代。 5. 利用求得的樁土參數(shù)完成各種后處理計(jì)算，包括模擬靜載荷計(jì)算等等。 RNs 1 2 3 Rb O L

35、X T 樁頂邊界t = jt x = i Ct Pu(i , j) Pd(i , j-1) Pu(i+1 , j-1)Pd(i+1 , j) 樁底邊界 樁單元?jiǎng)澐?波動(dòng)方程擬合分析法遞推計(jì)算及樁單 元和特征線網(wǎng)格劃分原理圖 1. 劃分網(wǎng)格，將樁離散化 2. 建立遞推關(guān)系式和邊界表式 3. 以力或者速度為樁頂邊界條件，假定樁土參數(shù)，完成波動(dòng)方程數(shù)值計(jì)算，求 得樁頂另一值速度或者力 4. 比較實(shí)測值與計(jì)算值，衡量指標(biāo)擬合質(zhì)量數(shù)MQ，如果吻合，同時(shí)樁土參數(shù)合 理，則說明，假定的樁土參數(shù)合理，求解目的達(dá)到，否則中心假定計(jì)算 此人為過程已為各種優(yōu)化程序取代。 5. 利用求得的樁土參數(shù)完成各種后處理計(jì)算，

36、包括模擬靜載荷計(jì)算等等。 時(shí)段3 時(shí)段3時(shí)段2時(shí)段4時(shí)段1 擬合法收斂標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算區(qū)間 F e 4 cm ii 1 max ( )( ) , b t j ti FjFj MqMqMq F 1. 曲線調(diào)整和CASE法計(jì)算，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和預(yù)處 理 2. CCWAPC調(diào)用后首先進(jìn)行一次試算； 3. 人工輸入阻抗、摩阻分布和樁端阻力，選擇 彈限和阻尼系數(shù)后試算，當(dāng)缺乏明確資料時(shí) 可沿用程序中預(yù)設(shè)的各種參數(shù)； 4. 選擇擬合分析模式 5. 選擇卸載優(yōu)化計(jì)算，優(yōu)化計(jì)算可自行退出， 也可在達(dá)到預(yù)期效果后中途人工干預(yù)退出; 6. 當(dāng)樁尖處效果較差時(shí)可調(diào)整平均波速、樁身 內(nèi)阻或采用土塞、土隙優(yōu)化等方案進(jìn)行計(jì)算； 7. 進(jìn)入阻力優(yōu)化計(jì)算，讓程序自動(dòng)調(diào)整以阻力 為主的各種參數(shù)。退出后，人工調(diào)整阻力分 布剔除不合理成份，或根據(jù)地層結(jié)合計(jì)算結(jié) 果重布阻力