樁基高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)講義（237頁圖文豐富）

1、高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)主講人：關(guān)磊天津市大地海陸巖土工程技術(shù)開發(fā)有限公司2016年6月提綱1、高應(yīng)變的基本理論2、檢測(cè)系統(tǒng)3、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)4、檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定5、檢測(cè)實(shí)例與波形匯編6、高應(yīng)變的若干問題1、高應(yīng)變的基本理論 1.1 高應(yīng)變的基本概念 1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 1.3 承載力計(jì)算 1.4 完整性系數(shù)計(jì)算1、高應(yīng)變的基本理論 1.1 高應(yīng)變的基本概念 1、高應(yīng)變的基本理論高應(yīng)變定義高應(yīng)變檢測(cè)的目的高應(yīng)變的歷史發(fā)展 （1）高應(yīng)變定義1.1 高應(yīng)變的基本概念 用重錘沖擊樁頂，實(shí)測(cè)樁頂附近或樁頂部的速度和力時(shí)程曲線，通過波動(dòng)理論分析，對(duì)單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進(jìn)行判定的檢測(cè)方法。PW

2、RWR vi1.1 高應(yīng)變的基本概念（2）概念中的幾個(gè)要點(diǎn)1.1 高應(yīng)變的基本概念 用重錘沖擊樁頂，實(shí)測(cè)樁頂附近或樁頂部的速度和力時(shí)程曲線，通過波動(dòng)理論分析，對(duì)單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進(jìn)行判定的檢測(cè)方法。概念中的幾個(gè)要點(diǎn)：重錘實(shí)測(cè)速度和力信號(hào)波動(dòng)理論分析承載力和樁身完整性 1.1 高應(yīng)變的基本概念重錘什么是重錘重錘大小重錘作用1.1 高應(yīng)變的基本概念有一定質(zhì)量（重量） 形狀規(guī)整能夠沖擊樁頂產(chǎn)生沖擊力1.1 高應(yīng)變的基本概念 合適的錘重應(yīng)該是沖擊樁頂時(shí)，可以產(chǎn)生足夠的能量，把樁打動(dòng)，而又不破壞樁。 把樁打動(dòng)，兩層意思，一是樁產(chǎn)生相對(duì)位移；一是激發(fā)出足夠的土阻力。 對(duì)于嵌巖樁、擴(kuò)底樁等樁型，

3、沖擊樁頂產(chǎn)生物理意義的位移非常困難，樁頂打壞也不一定能打動(dòng)，這時(shí)候能夠激發(fā)出足夠的反力即土阻力（包括樁側(cè)和樁端，主要是樁端）就可以了。1.1 高應(yīng)變的基本概念 重錘沖擊樁頂?shù)淖饔檬钱a(chǎn)生沖擊力，施加在樁頂。 樁受到?jīng)_擊力后，向下運(yùn)動(dòng)會(huì)受到樁周土對(duì)樁阻力。 也就是說：重錘沖擊樁頂后樁身受力會(huì)增加兩個(gè)力，一個(gè)是錘對(duì)樁的沖擊力，一個(gè)是土對(duì)樁的阻力。1.1 高應(yīng)變的基本概念1.1 高應(yīng)變的基本概念概念中的幾個(gè)要點(diǎn)：重錘實(shí)測(cè)速度和力信號(hào)波動(dòng)理論分析承載力和樁身完整性 1.1 高應(yīng)變的基本概念為什么實(shí)測(cè)速度和力信號(hào)PWRWR vi1.1 高應(yīng)變的基本概念 前面講過重錘沖擊樁頂產(chǎn)生沖擊力，樁在沖擊力作用下向下

4、運(yùn)動(dòng)會(huì)受到土的阻力。土阻力就是樁的承載力了。承載力檢測(cè)的目的就是測(cè)量到這個(gè)土阻力的大小。1.1 高應(yīng)變的基本概念P F靜 F靜=R側(cè)+R端R側(cè)R端 F靜=1000kN 樁看作是彈性體，受到外力后樁身發(fā)生壓縮，可以用單元塊和連接彈簧來表示。假設(shè)最大加載1000kN，加載穩(wěn)定后，樁身受力左圖所示，包括樁頂荷載、樁側(cè)土阻力和樁端土阻力，這是受力是平衡的。所有彈簧處于壓縮狀態(tài)，單元塊是靜止不動(dòng)的。R側(cè)R端1.1 高應(yīng)變的基本概念選取任意一段樁身，在上下斷面安裝傳感器測(cè)量上下斷面的內(nèi)力值，這兩個(gè)值由于樁身側(cè)面土阻力的存在，上斷面內(nèi)力值大于下斷面內(nèi)力值，兩者之差就是該段樁身的樁側(cè)土阻力，這就是樁身內(nèi)力法測(cè)

5、量樁周土阻力的原理。靜載試驗(yàn)時(shí)，每級(jí)荷載是恒定的，每級(jí)加載時(shí)間相對(duì)樁身壓縮變形所用時(shí)間大得多，進(jìn)行受力分析時(shí)可以忽略加載過程的分析。F靜tmin1.1 高應(yīng)變的基本概念P F動(dòng) R側(cè)R端 F動(dòng) R側(cè)R端F動(dòng)tmsFmax=1000kN高應(yīng)變檢測(cè)重錘沖擊樁頂時(shí)，沖擊力不是一個(gè)恒值是一個(gè)變量，如上圖所示，而且沖擊作用時(shí)間極短，大約幾個(gè)毫秒就完成。沖擊力作用時(shí)間相對(duì)整個(gè)樁身壓縮變形所用時(shí)間要小得多。1.1 高應(yīng)變的基本概念 F動(dòng) R側(cè)R端 在某一單元塊受到?jīng)_擊力的瞬間，還未運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧不受力，隨著單元塊的運(yùn)動(dòng)，彈簧開始?jí)嚎s受力，并將沖擊力向下一單元塊傳導(dǎo)。 在沖擊力作用下，單元塊運(yùn)動(dòng)速度不斷增加。而

6、彈簧的壓縮反力隨著位移增加也不斷增加，直到與沖擊力相同，然后彈簧不再壓縮開始反彈，單元塊速度為零并開始反向運(yùn)動(dòng)。1.1 高應(yīng)變的基本概念 F動(dòng) R側(cè) 單元塊的運(yùn)動(dòng)，受作用于單元塊的合力決定。 對(duì)任意單元塊，受到的力有上一單元塊通過彈簧傳來的沖擊力、下方彈簧壓縮后的反力和樁側(cè)土的摩阻力。 這些力的合力決定了單元塊的運(yùn)動(dòng)形式，反過來通過測(cè)量單元塊的運(yùn)動(dòng)形式可以求解單元塊的受力情況。1.1 高應(yīng)變的基本概念 F動(dòng) R側(cè)R端 相鄰單元塊靠彈簧連接，通過彈簧將沖擊力向下傳遞，通過測(cè)量彈簧的形變變化，就可以計(jì)算出該位置的樁身內(nèi)力大小。 比較相鄰彈簧的內(nèi)力，即可知道相鄰彈簧間單元塊的樁周側(cè)阻力。 測(cè)量所有彈

7、簧的內(nèi)力，理論上即可得到整個(gè)樁周土阻力。1.1 高應(yīng)變的基本概念 高應(yīng)變檢測(cè)時(shí)，通過安裝在樁身的加速度傳感器測(cè)量質(zhì)點(diǎn)也就是單元塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過測(cè)量兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的形變狀況測(cè)量樁身內(nèi)力的變化狀態(tài)。并相應(yīng)繪制速度和力的時(shí)程曲線。 這里測(cè)量的是安裝傳感器位置的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)和力的變化狀況，也就是該位置質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)曲線。1.1 高應(yīng)變的基本概念 樁身質(zhì)點(diǎn)在受到瞬間的沖擊力后，開始振動(dòng)，并通過相鄰的質(zhì)點(diǎn)將振動(dòng)沿著樁身傳播，形成應(yīng)力波。 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)不但受沖擊力影響，還受土阻力影響、下部樁身質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)向上傳播的影響，按照到達(dá)的時(shí)間即可繪制出質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)程曲線。上圖。1.1 高應(yīng)變的基本概念概念中的幾個(gè)要點(diǎn)：重錘實(shí)測(cè)速度和

8、力信號(hào)波動(dòng)理論分析承載力和樁身完整性 1.1 高應(yīng)變的基本概念 F動(dòng) R側(cè)R端 樁身所有質(zhì)點(diǎn)在空間上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以機(jī)械波形式來表現(xiàn)，為縱波。其運(yùn)動(dòng)可以用波動(dòng)理論來分析。 縱波將質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)在介質(zhì)內(nèi)傳播，不同介質(zhì)的接觸面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)會(huì)發(fā)生變化，并將這種變化反向傳播，形成反射波。1.1 高應(yīng)變的基本概念概念中的幾個(gè)要點(diǎn)：重錘實(shí)測(cè)速度和力信號(hào)波動(dòng)理論分析承載力和樁身完整性 1.1 高應(yīng)變的基本概念 F動(dòng) R側(cè)R端 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)會(huì)受到樁周土阻力影響，分析這種影響的大小，即可得到樁的承載力。 介質(zhì)發(fā)生變化，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)也會(huì)發(fā)生變化，那么當(dāng)樁身出現(xiàn)缺陷、截面大小變化均會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)形成反射波，測(cè)量并分析這種反射波，即可得到

9、樁身的質(zhì)量變化情況。1.1 高應(yīng)變的基本概念 以上介紹了高應(yīng)變的概念。通過對(duì)其概念的分析，我們已經(jīng)簡單了解高應(yīng)變檢測(cè)的基本原理。 高應(yīng)變是通過測(cè)量質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)（實(shí)際上是直接測(cè)量加速度，然后積分得到速度）、樁身的應(yīng)變變化（力）來分析樁的承載力和完整性，因?yàn)闇y(cè)量的數(shù)據(jù)是測(cè)量對(duì)象在動(dòng)力作用下（沖擊力）的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，因此稱為動(dòng)力檢測(cè)或動(dòng)測(cè)。1.1 高應(yīng)變的基本概念 判定單樁豎向承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。（主要目的） 檢測(cè)樁身缺陷及位置，判定樁身完整性類別。 分析樁側(cè)和樁端阻力。 進(jìn)行打樁監(jiān)控。（3）高應(yīng)變檢測(cè)目的 1.1 高應(yīng)變的基本概念 1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 1.3 承載力計(jì)算 1.4 完整

10、性系數(shù)計(jì)算 1、高應(yīng)變的基本理論1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律應(yīng)力波基本概念樁與一維應(yīng)力波一維應(yīng)力波的傳播特性土阻力引發(fā)的應(yīng)力波 （1）應(yīng)力波基本概念振動(dòng)和波動(dòng)應(yīng)力波的產(chǎn)生應(yīng)力波的分類應(yīng)力波的傳播1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 機(jī)械振動(dòng)：物體（質(zhì)點(diǎn)）或系統(tǒng)在平衡位置附近以某種方式進(jìn)行的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)速度是指單位時(shí)間里質(zhì)點(diǎn)在其平衡點(diǎn)附近運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移變化量；或：質(zhì)點(diǎn)在其平衡點(diǎn)附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度。一般只有幾cm/s。 波動(dòng)：機(jī)械振動(dòng)在連續(xù)介質(zhì)中的傳播過程。應(yīng)力波波速是指單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)傳播的距離；或：應(yīng)力波沿桿件傳播的運(yùn)動(dòng)速度。一般會(huì)達(dá)到幾千m/s。 1.2

11、應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 擾動(dòng)在介質(zhì)中由近及遠(yuǎn)的傳播即是應(yīng)力波。波動(dòng)只是振動(dòng)狀態(tài)（振動(dòng)相位）的傳播。連續(xù)介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)僅在它們各自的平衡位置附近振動(dòng)，并沒有隨振動(dòng)的傳播而流動(dòng)。 擾動(dòng)與未擾動(dòng)的分界面稱為波陣面 擾動(dòng)的傳播速度稱為波速 引起應(yīng)力波的外載荷為動(dòng)載荷。動(dòng)載荷是隨時(shí)間變化而發(fā)生變化的載荷1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 按照波的生成區(qū)域劃分按照波的生成區(qū)域，可分為體波和面波。體波能夠在介質(zhì)內(nèi)部任何部位傳播，面波只能沿介質(zhì)的表面?zhèn)鞑ァ?按照體波的振動(dòng)形態(tài)劃分按照體波的振動(dòng)形態(tài)可分為縱波和橫波。縱波是一種伸縮運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的前進(jìn)方向相同；橫波是一種剪切運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波前推

12、進(jìn)方向垂直。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 根據(jù)波陣面的幾何形狀分類根據(jù)波陣面的幾何形狀，應(yīng)力波可分為平面波、柱面波和球面波。一般認(rèn)為，平面波的波源是平面載荷，柱面波的波源是線載荷，而球面波的波源是點(diǎn)載荷。 根據(jù)波動(dòng)方程的自變量個(gè)數(shù)分類根據(jù)描述應(yīng)力波波動(dòng)方程的自變量個(gè)數(shù)，應(yīng)力波可分為一維應(yīng)力波、二維應(yīng)力波和三維應(yīng)力波。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律應(yīng)力波的傳播具有反射、透射、散射、疊加、彌散（衰減）等特性。（1） 折射、反射、透射： 應(yīng)力波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為折射。 當(dāng)應(yīng)力波傳播到兩種介質(zhì)的阻抗變化分界面時(shí)，一部分從界面返回，形成反射波；另一部分穿越界

13、面進(jìn)入到另一種介質(zhì)，形成透射（折射）波。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律（2）疊加： 兩列波相遇后，仍然保持他們各自的特性（頻率、波長、振幅、震動(dòng)方向等）不變，并按照原來的方向繼續(xù)前進(jìn)，好象沒有遇到過其它波一樣。 在相遇區(qū)域內(nèi)，形成波的疊加。任一點(diǎn)的振動(dòng)為兩列波單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)所引起的振動(dòng)位移的矢量和。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 （2）樁與一維應(yīng)力波高應(yīng)變基本假定一維應(yīng)力波1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律假定樁身材料是均勻的和各向同性的 假定樁是線彈性桿件 假定樁是一維桿件 假定縱波的波長比桿的橫截面尺寸大得多 假定破壞只發(fā)生在樁土界面 高應(yīng)變動(dòng)力試樁在原理上就被簡化為一維線性波動(dòng)

14、力學(xué)問題。 高應(yīng)變的基本假設(shè)1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 桿截面在變形過程中保持為平面，沿軸向只有均布的軸向應(yīng)力。從而使各運(yùn)動(dòng)參量都只是X和t的函數(shù)，問題化為一維問題。 將材料的本構(gòu)關(guān)系限于應(yīng)變率無關(guān)理論，即認(rèn)為應(yīng)力只是應(yīng)變的單值函數(shù)，不計(jì)入應(yīng)變率對(duì)應(yīng)力的影響，于是根據(jù)虎克定律，材料的本構(gòu)關(guān)系可寫為 一維應(yīng)力波1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律一維桿件的波動(dòng)方程胡克定律、牛頓第二定律1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律一維桿件應(yīng)力波波動(dòng)方程 C應(yīng)力波在桿件中傳播的一維波速。 1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律波阻抗桿件橫截面所受內(nèi)力增量與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度增量之比。（或質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度變化一個(gè)單位速

15、度（1m/s）所需的力。） Z=dF/dv =Ad/dv = AEd/dv =EA/C Z = c A ：密度；c：波速；A：桿件橫截面積。 波阻抗Z 大小由材料性質(zhì)所決定。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 泊松比：桿件橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值，也叫橫向變形系數(shù)，它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù)。 彈性模量：桿件縱向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的比值，也叫楊氏模量。一維彈性桿件服從虎克定律，即變形與受力成正比1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律質(zhì)點(diǎn)速度與應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系 質(zhì)點(diǎn)的速度與力的關(guān)系： V = Fc/EA 質(zhì)點(diǎn)的速度與應(yīng)力的關(guān)系：V =c/E 質(zhì)點(diǎn)的速度與應(yīng)變的關(guān)系：V =c1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基

16、本規(guī)律（3）一維應(yīng)力波的傳播特性 下行波和上行波 一維波動(dòng)方程的達(dá)朗貝爾通解為： u(x,t) = f(x-ct) + g(x+ct)解由兩部分組成，分別代表兩個(gè)行波，其傳播速度均為c而傳播方向相反，在豎向的樁身中傳播時(shí)通常稱為下行波和上行波。根據(jù)波動(dòng)理論，一個(gè)任意位移波和與它對(duì)應(yīng)的應(yīng)力波在桿中的傳播僅僅隨時(shí)間以波速c沿正反方向移動(dòng)而其形狀保持不變。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 壓力波與拉力波 按照對(duì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的作用，將應(yīng)力波分為壓力波和拉力波，壓力波到達(dá)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)起始運(yùn)動(dòng)方向與壓力波傳播方向一致，對(duì)下一質(zhì)點(diǎn)施加壓力；拉力波到達(dá)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)起始運(yùn)動(dòng)方向與拉力波傳播方向相反，對(duì)下一質(zhì)點(diǎn)施加拉力。

17、材料力學(xué)里規(guī)定，壓正拉負(fù)，即壓力為正，拉力為負(fù)。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 樁基檢測(cè)中截面速度的正負(fù) 應(yīng)力波為壓力波時(shí)，波前的質(zhì)點(diǎn)或截面受后方質(zhì)點(diǎn)或截面的壓力，將產(chǎn)生向前的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，即與應(yīng)力波的傳播方向一致。 應(yīng)力波為拉力波時(shí)，波前的質(zhì)點(diǎn)或截面受后方質(zhì)點(diǎn)或截面的拉力，將產(chǎn)生向后的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，即與應(yīng)力波的傳播方向相反。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 樁基檢測(cè)中截面速度的正負(fù) 在樁基檢測(cè)中，習(xí)慣取向下為一維坐標(biāo)X的正向，因此截面運(yùn)動(dòng)速度V向下為正，向上為負(fù)。 當(dāng)下行波為壓力波時(shí)，截面的運(yùn)動(dòng)方向向下，即產(chǎn)生正的速度；反之下行的拉力波則將截面產(chǎn)生向上的運(yùn)動(dòng)，即負(fù)的運(yùn)動(dòng)速度。 當(dāng)上行波為壓力波

18、時(shí)，截面的運(yùn)動(dòng)方向向上，即負(fù)的速度；反之上行的拉力波，截面的運(yùn)動(dòng)速度為正。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律在下行波中，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度方向與所受力方向始終相同，且有F = Zv。在上行波中，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度方向與所受力方向始終相反，且有F = -Zv 。在高應(yīng)變中，存在著：下行壓力波、下行拉力波、上行壓力波和上行拉力波四種運(yùn)動(dòng)形式波。無論是下行壓力波還是下行拉力波，都符合F= Zv關(guān)系；無論是上行壓力波還是上行拉力波，都符合F = - Zv 關(guān)系。 上下行波的計(jì)算公式1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律下行力波 F= Z v 上行力波 F= -Z v 一般情況下，在樁身任一位置截面上量測(cè)到的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)

19、動(dòng)速度和力都是下行波和上行波疊加的結(jié)果： vm = v+ v Fm = F+ F v= (vm+ Fm/Z)/2 F= (Fm+ Z vm)/2 v= (vm- Fm/Z)/2 F= (Fm- Z vm)/2 上下行波的計(jì)算公式1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律F=Zv下行波F=-Zv上行波F = F+ Fv = v+ vF=(F+Zv)F=(F-Zv) 上下行波的計(jì)算公式1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 一維應(yīng)力波的反射與透射 如果桿件內(nèi)存在變阻抗的界面，應(yīng)力波將在此發(fā)生反射和透射。Z1Z2X變阻抗界面F1F2F1 右圖，界面上下阻抗分別為Z1和Z2，當(dāng)初始下行波F1到達(dá)該界面時(shí)，產(chǎn)生反射

20、波F1和透射波F2。根據(jù)界面里的平衡條件，有： F1 + F2=F1根據(jù)界面里的連續(xù)條件，界面上下速度相等有： V1 +V1 =V21.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律分別推導(dǎo)出反射波和透射波公式：（反射波）（透射波）Z1Z2XF1F2F1（反射波）（透射波）1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律反射波力的符號(hào)取決于界面上下阻抗的變化：Z2Z1時(shí)，反射波與初始下行波同號(hào)；Z2Z1時(shí)，反射波與初始下行波反號(hào)；Z2Z1時(shí)，反射波與初始下行波同號(hào)。透射波的速度永遠(yuǎn)與初始下行波同號(hào)。結(jié)論：當(dāng)樁身存在阻抗減小截面（缺陷）時(shí)，應(yīng)力波在該截面產(chǎn)生的反射波即上行波，其速度為與初始下行波相同，即與樁頂沖擊波相同；當(dāng)樁

21、身存在阻抗增加截面（擴(kuò)徑），則相反。 1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律桿底即樁底的反射當(dāng)樁端為自由端時(shí)，其邊界條件是受力為零。F = F+ F=0F = -F 【上下行波的關(guān)系】-Zv = -（Zv） v =vv = v+ v= 2v 結(jié)論：應(yīng)力波到達(dá)自由端后，將產(chǎn)生一個(gè)幅值相同、符號(hào)相反的反射波，即入射壓力波產(chǎn)生拉力反射波，入射拉力波產(chǎn)生壓力反射波。在桿端由于波的疊加，使桿端質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度增加一倍 1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律樁端為固定端時(shí)，其邊界條件是速度為零。 V= V+V=0 v = -v- F /Z = -（F /Z）【上下行波的關(guān)系】 F =F F = F+F= 2F 結(jié)論：

22、應(yīng)力波到達(dá)固定端后，將產(chǎn)生一個(gè)與入射波相同的反射波，即入射壓力波產(chǎn)生壓力反射波，入射拉力波產(chǎn)生拉力反射波。在桿端由于波的疊加，使端部反力增加一倍。 1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律當(dāng)樁端約束介與自由端與固定端之間時(shí) 實(shí)際工程中大多處于這種狀態(tài)。 持力層對(duì)樁端的作用用一個(gè)彈塑性彈簧并聯(lián)一個(gè)粘壺來模擬。 彈簧的彈塑性與樁身材料特性、幾何尺寸及樁端巖土體的力學(xué)特性相關(guān)。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律結(jié)論：下行壓力波（運(yùn)動(dòng)速度向下）遇自由端反射為上行拉力波（運(yùn)動(dòng)速度向下），端點(diǎn)力為零，質(zhì)點(diǎn)速度加倍。下行壓力波（運(yùn)動(dòng)速度向下）遇固定端反射為上行壓力波（運(yùn)動(dòng)速度向上），端點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)速度為零，力加倍。下行

23、拉力波（運(yùn)動(dòng)速度向上）遇自由端反射為上行壓力波（運(yùn)動(dòng)速度向上），端點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)速度加倍。下行拉力波（運(yùn)動(dòng)速度向上）遇固定端反射為上行拉力波（運(yùn)動(dòng)速度向下），端點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)速度為零。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 一維應(yīng)力波的疊加 當(dāng)兩個(gè)波同時(shí)到達(dá)截面時(shí)，該截面的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)將是這兩個(gè)波的代數(shù)和。 對(duì)于上下行波相遇時(shí)，截面的作用力F將等于向下行波各自作用力F和F的代數(shù)和；截面的運(yùn)動(dòng)速度V等于上下行波V和V的代數(shù)和。 F=F+F V=V+V 但是離開該截面后，上下行波仍維持原來力和速度大小繼續(xù)傳播。例如對(duì)于下行壓力波到達(dá)自由樁底后，其樁底速度加倍，力為零，但是產(chǎn)生的上行波離開樁底在樁身內(nèi)傳播時(shí)，樁身內(nèi)截面的速

24、度和力仍然是原來大小，但是力的符號(hào)相反。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 一維應(yīng)力波的疊加對(duì)于同向而行的應(yīng)力波，即同為下行波或上行波，截面的作用力和速度也符合這個(gè)關(guān)系。 F=F1+F2 V=V1+V2離開該截面后，由于應(yīng)力波的傳播速度只與介質(zhì)有關(guān)，因此兩個(gè)行波仍合并一起繼續(xù)傳播。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 （4）土阻力引發(fā)的應(yīng)力波 在樁頂施加足夠大的沖擊力，樁身勢(shì)必向下運(yùn)動(dòng)，樁周土將會(huì)對(duì)樁產(chǎn)生向上的阻力R。 任意截面的R作用于該截面，將產(chǎn)生一個(gè)向上的壓力波F1，一個(gè)向下的拉力波F2，而隨著這兩個(gè)波的截面運(yùn)動(dòng)速度都是負(fù)的。RF1F2上行波R下行波上段樁身下段樁身1.2 應(yīng)力波在樁中傳播

25、的基本規(guī)律RF1F2上行波R下行波上段樁身下段樁身截面上下連續(xù)： V1=V2根據(jù)F=ZV，則有： F2=-F1為滿足力平衡條件： R=F1-F2 故：F1=R/2 F2=-R/2 F1將作為上行波返回樁頂，F(xiàn)2作為下行波與樁身內(nèi)其它下行波一起向下運(yùn)動(dòng)。1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律小結(jié)一下：下行波： 初始沖擊波 樁側(cè)土阻力下行波 上行波： 樁側(cè)土阻力上行波 樁底土阻力下行波 樁底反射上行波 樁身反射上行波土阻力截面變阻抗截面初始沖擊波上行土阻力波下行土阻力波上行樁底土阻力波上行反射波上行樁底反射波1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律我們把沿樁身向下傳播的應(yīng)力波叫做下行波，向上傳播的應(yīng)力波叫上

26、行波。顯而易見，我們采用重錘或打樁錘沖擊樁頂產(chǎn)生的應(yīng)力波是向下傳播的，就是下行波。而下行波在傳播過程中產(chǎn)生反射波是向上傳播的，就是上行波。下行波、上行波1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律下行波上行波上行波為0力和速度未分開力和速度分開力和速度合攏上行波升高上行波降低1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 (1)在Fv圖中，凡是下行波都將使兩條曲線同向平移，原有距離保持不變；凡是上行波則都將使兩者反向平移，互相靠攏或互相分離 (2)在FV圖中,如果只有下行波作用，F(xiàn)(t)曲線和Zv(t)曲線將保持比例 (3)在FV圖中，F(xiàn)(t)曲線和Zv(t)曲線的相對(duì)移動(dòng)直接反映了上行波的作用。1.2 應(yīng)力波在樁

27、中傳播的基本規(guī)律 土阻力在實(shí)測(cè)曲線上將為兩根實(shí)測(cè)曲線的分離，使力曲線高出速度曲線，高出的幅度正好等于所受的土阻力RRR / 21.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 1.1 高應(yīng)變的基本概念 1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 1.3 承載力計(jì)算 1.4 完整性系數(shù)計(jì)算1.3 承載力計(jì)算1.3 承載力計(jì)算 凱斯法 實(shí)測(cè)曲線擬合法1.3 承載力計(jì)算1.3 承載力計(jì)算CASE法的近似假定 樁身阻抗恒定，即樁身截面不變，樁身材質(zhì)均勻且無明顯的缺陷。 只考慮樁底的動(dòng)阻尼，忽略樁側(cè)土的動(dòng)阻尼，而且靜阻力始終保持恒定。 應(yīng)力波在傳播過程中沒有能量耗散和信號(hào)畸變。 在（t1t1+4l/c）時(shí)段內(nèi)樁側(cè)各點(diǎn)的摩阻力

28、不變。 （1）Case法的基本假定1.3 承載力計(jì)算一維、均質(zhì)、等截面、連續(xù)的線彈性，基本不考慮樁身缺陷影響，應(yīng)變與質(zhì)點(diǎn)速度之間滿足協(xié)調(diào)方程。局限：樁身自阻尼衰減沒有考慮承載力分析時(shí)，樁身缺陷沒有考慮，所以缺陷樁誤差更大樁身塑性沒有考慮，低強(qiáng)度樁、力信號(hào)過大時(shí)存在問題錘擊偏心時(shí)存在問題傳感器過上存在問題（2）樁的力學(xué)模型1.3 承載力計(jì)算 樁側(cè)土的靜阻力模型 樁側(cè)土的靜阻力模型為理想剛塑性模型 理想剛塑性靜阻力模型的意義為：樁側(cè)土靜阻力一經(jīng)激發(fā)即達(dá)到極限，且不隨樁土之間的相對(duì)位移的變化而變化 RsiRsuiUi樁側(cè)土的動(dòng)阻力模型CASE法忽略樁側(cè)土的動(dòng)阻力。（3）樁側(cè)土的力學(xué)模型1.3 承載力

29、計(jì)算問題: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)用要求有更大的打擊力和動(dòng)位移 （3）樁側(cè)土的力學(xué)模型1.3 承載力計(jì)算 樁端土的靜阻力模型 樁端土的靜阻力模型為理想剛塑性模型RsiRsuiUi（4）樁端土的力學(xué)模型1.3 承載力計(jì)算 樁端土的動(dòng)阻力模型 CASE法的樁端土的動(dòng)阻力模型采用線性粘滯阻尼模型（4）樁端土的力學(xué)模型1.3 承載力計(jì)算優(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

30、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(duì)比相關(guān)的系數(shù)了 問題：動(dòng)阻力與樁身廣義波阻抗相關(guān)，卻與樁底的無關(guān)須確保樁側(cè)動(dòng)阻力較小，樁側(cè)須光滑、等截面，須有足夠位移持力層和樁側(cè)土層須相差較大僅考慮了牛頓粘性體模型，沒有考慮慣性力等的影響 （4）樁端土的力學(xué)模型1.3 承載力計(jì)算在t1時(shí)刻，只有下行波F(t1)在t2=t1+2L/c時(shí)刻，上行波F(t2)的數(shù)據(jù)中包含以下成分： 錘擊產(chǎn)生的初始下行壓力波在樁底反射產(chǎn)生的上行拉力波，由于波在傳播中幅值保持不變，該項(xiàng)為-F(t1)。 全部上行的樁側(cè)壓縮阻力波的總和，即R側(cè)/2。 全部下行的樁側(cè)拉伸阻力波經(jīng)樁底反射后轉(zhuǎn)變?yōu)樯闲械膲嚎s波，其值亦為R側(cè)/2。

31、樁端阻力的上行波R端。 （5）總阻力公式1.3 承載力計(jì)算在t2=t1+2L/c時(shí)刻，就有如下等式成立F(t2)=R側(cè)/2+R側(cè)/2+R端-F(t1) =R側(cè)+R端-F(t1)F(t2)=Rt-F(t1) （把R總記為Rt）則有Rt=F(t1)+ F(t2)F(t1)=1/2（F(t1)+ZV(t1)）F(t2)=1/2（F(t2)-ZV(t2)）則有Rt=1/2（F(t1)+ZV(t1)）+ 1/2（F(t2)-ZV(t2)）1.3 承載力計(jì)算樁周土體的總阻力可看作靜阻力和動(dòng)阻力之和： Rt=Rs+RdRt：總阻力 Rs：靜阻力 Rd：動(dòng)阻力，包括樁側(cè)和樁端（6）阻尼系數(shù)法（RSP）承載力公

32、式土的動(dòng)阻力模型采用的是線形粘滯模型，即 Rd = JvVt(t) Jv為粘阻尼系數(shù)。引入無量綱的阻尼系數(shù)Jc （Jc為CASE阻尼系數(shù)），則： Rd = Jc Z Vt(t) Vt（t）：樁端運(yùn)動(dòng)速度1.3 承載力計(jì)算影響樁端處質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度Vt 的因素有：（設(shè)樁端自由）由向下傳播的錘擊壓力F(t1)在樁尖處所激發(fā)產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)總速度Vt1 為： Vt1 = 2 F(t1)/Z由向下傳播的拉力(樁側(cè)土阻力)- Rzc/2 在樁尖處所激發(fā)產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)總速度Vt2 為： Vt2 = -2R 側(cè)/2/Z = -R 側(cè)/Z 由向上傳播的壓力（樁端土阻力）R 端在樁尖處所激發(fā)產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)總速度Vt

33、3 為： Vt3 = - R 端/Z將三部分進(jìn)行疊加，則有： Vt = Vt1+Vt2+V t3= 2 F(t1) R 側(cè)R 端 / Z= 2 F(t1) R t /Z1.3 承載力計(jì)算Rs = RtRd= RtJc2 F(t1)Rt= (1+Jc)RtJc F(t1)+ZV(t1) 整理得：Rs = (1-Jc)F(t1)+ZV(t1)/2+ (1+Jc)F(t1+2L/C)-ZV(t1+2L/C)/2 變量：t1，L/c，Jc阻尼系數(shù)法一般是選取FZV實(shí)測(cè)曲線中速度峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為t1 時(shí)刻。一般意義上使用，積累的經(jīng)驗(yàn)最為豐富（樁長適中，端阻力占比例不大的摩擦樁）（6）阻尼系數(shù)法（RSP

34、）承載力公式1.3 承載力計(jì)算 RSP法固定選取第一峰值t1時(shí)刻作為計(jì)算起始，但往往速度達(dá)到峰值時(shí)，位移不一定達(dá)到峰值，也就是位移峰值比速度峰值要滯后一定時(shí)間。 靜阻力作為位移的函數(shù)，按照RPS法計(jì)算承載力勢(shì)必?fù)p失相當(dāng)部分晚到的土阻力，造成檢測(cè)結(jié)果偏低。 顯然端阻力較大的樁或者端阻力的充分發(fā)揮需要樁端位移較大時(shí)（如大直徑）按照RSP計(jì)算承載力偏保守。 此時(shí)我們需要將兩個(gè)計(jì)算時(shí)刻向后整體移動(dòng)，找到最大值。這就是最大阻力法，即RMX法。 計(jì)算都是通過軟件自動(dòng)完成。1.3 承載力計(jì)算（7）最大阻力法（RMX）承載力公式t1為變量：計(jì)算土的靜阻力中，t1 時(shí)刻的選擇可以是任意的。在保持2L/C時(shí)間段長

35、度不變的情況下，t1 時(shí)刻選擇從速度峰值相對(duì)應(yīng)的時(shí)刻向后延時(shí)，不斷進(jìn)行計(jì)算，其中最大的靜土阻力就是RMX。經(jīng)驗(yàn)表明：由最大土阻力法計(jì)算所得承載力偏高。適用于：上升時(shí)間短或土的彈限值大，土阻力來不及充分發(fā)揮的情形。（端承樁或端阻力充分發(fā)揮需較大位移）1.3 承載力計(jì)算最大阻力修正法1.3 承載力計(jì)算摩擦端承樁需要RMX修正摩擦樁不需要RMX修正1.3 承載力計(jì)算樁身的上部就有可能早于2L/C 時(shí)刻產(chǎn)生向上的反彈運(yùn)動(dòng)，作用在這些樁段上的土阻力因而將反方向加到樁身上。 長樁。當(dāng)錘擊力波下行到樁身下部時(shí)，上部某質(zhì)點(diǎn)由錘擊力產(chǎn)生的向下運(yùn)動(dòng)速度已經(jīng)很小，若此時(shí)上行的R側(cè)/2較大，與該位置剩余的錘擊力疊加，

36、會(huì)使該質(zhì)點(diǎn)的V0。 難以貫入的樁。由于樁難以貫入，由錘擊力產(chǎn)生樁身質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度本來就比較小，而一般來說樁側(cè)土阻力會(huì)比較大。當(dāng)錘擊力波下行到樁身下部時(shí)，較大的上行的R側(cè)/2，與該位置剩余的錘擊力疊加，會(huì)使該質(zhì)點(diǎn)的V0。（8）卸載法（RSU）承載力公式1.3 承載力計(jì)算（8）卸載法（RSU）承載力公式適用于：長樁，考慮了卸載效應(yīng)1.3 承載力計(jì)算L/c是變量：最小阻力法RMN：固定起始時(shí)刻t，變動(dòng)t+2L/C尋找最小承載力。適用于樁底反射不明顯，樁身缺陷存在使樁底反射滯后或樁極易被打動(dòng)，可避免高估承載力。 （9）最小阻力法（RMN）承載力公式1.3 承載力計(jì)算自動(dòng)法：在樁尖質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度為0時(shí)，動(dòng)

37、阻力也為0，此時(shí)有兩種與J無關(guān)的承載力計(jì)算方法，RAU和RA2。 RAU適用于樁側(cè)阻力很小的情況，比較適合于端承樁 RA2：適用于樁側(cè)阻力適中的場(chǎng)合。1.3 承載力計(jì)算阻尼系數(shù)法RSP：一般意義上使用，積累的經(jīng)驗(yàn)最為豐富;單擊貫入度在67mm的情況。最大阻力法RMX：上升時(shí)間短或土的彈限值大，土阻力來不及充分發(fā)揮的情形。最小阻力法RMN：樁底不明顯時(shí)，更偏安全；適用于樁身存在缺陷，樁底反射滯后，單擊貫入度較大。卸載法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(duì)應(yīng)的值）摩擦樁自動(dòng)計(jì)算公式RA2：摩擦樁，據(jù)說與擬合值接近（10）各種方法的適用范圍1.3

38、 承載力計(jì)算（11）實(shí)測(cè)曲線擬合法 由于CASE法對(duì)樁土體系進(jìn)行了一系列的假定，而實(shí)際應(yīng)用中常常得不到滿足，誤差較大，甚至?xí)?dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論，因此Goble等人發(fā)展了CAPWAP法，即實(shí)測(cè)曲線擬合法。 由于CASE法對(duì)樁土體系進(jìn)行了一系列的假定，而實(shí)際應(yīng)用中常常得不到滿足，誤差較大，甚至?xí)?dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論，因此Goble等人發(fā)展了CAPWAP法，即實(shí)測(cè)曲線擬合法。CAse Pile Wave Anaysis ProgramCAPWAP1.3 承載力計(jì)算1 分別建立樁側(cè)和樁端的樁土模型RshaftRtoe 5 繼續(xù)計(jì)算比較4 調(diào)整樁土模型參數(shù)3 比較計(jì)算曲線 Fc 和實(shí)測(cè)曲線 Fm 2 計(jì)算出一條曲

39、線 FcvmFcFm不斷重復(fù)直到得到滿意的擬合結(jié)果實(shí)測(cè)曲線擬合法1.3 承載力計(jì)算卸 載 參 數(shù)總阻力、分層阻力分布阻 尼彈 限個(gè) 別 的 參 數(shù)Read PDA的實(shí)測(cè)值：檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量Set U 建立樁模型：假定阻力參數(shù)分析：確定擬合質(zhì)量Ri OK？Ji OK？Qi OK？擬合 OK？繪圖打印結(jié)果實(shí)測(cè)曲線擬合法流程圖1.3 承載力計(jì)算1.3 承載力計(jì)算1.3 承載力計(jì)算1.3 承載力計(jì)算 1.1 高應(yīng)變的基本概念 1.2 應(yīng)力波在樁中傳播的基本規(guī)律 1.3 承載力計(jì)算 1.4 完整性系數(shù)計(jì)算1.4 完整性系數(shù)計(jì)算1.4 完整性系數(shù)計(jì)算對(duì)于等截面均勻樁，只有樁底反射能形成上行拉伸波，且一定是在2

40、L/c時(shí)刻到達(dá)樁頂實(shí)測(cè)信號(hào)中2L/c之前看到上行拉伸波，一定是由于樁身阻抗減小引起。當(dāng)沒有土阻力影響時(shí)，只有下行波：Z1Z2（1）無土阻力時(shí)的完整性系數(shù)1.4 完整性系數(shù)計(jì)算當(dāng)有土阻力時(shí)Z1Z2t1對(duì)等截面樁頂下第一個(gè)缺陷才算嚴(yán)格成立。（2）有土阻力時(shí)的完整性系數(shù)1.4 完整性系數(shù)計(jì)算截面的完整性系數(shù)為Z1 （2）有土阻力時(shí)的完整性系數(shù)2 檢測(cè)系統(tǒng) 2 檢測(cè)系統(tǒng) 2.1 檢測(cè)儀器 2.2 傳感器 2.3 檢測(cè)對(duì)象 2.4 錘擊設(shè)備2.1 檢測(cè)儀器（1）基本要求檢測(cè)儀器的主要技術(shù)性能指標(biāo)不應(yīng)低于現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基樁動(dòng)測(cè)儀JG/T 3055規(guī)定的2 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 高應(yīng)變法檢測(cè)儀器屬于法定計(jì)量設(shè)備：生產(chǎn)廠家

41、必須具備生產(chǎn)許可證。檢測(cè)儀器能通過計(jì)量部門檢定具備防塵、防潮、防震性能適應(yīng)惡劣條件（溫度變化、防水等）2.1 檢測(cè)儀器武漢中巖科技有限公司生產(chǎn)的RSM系列儀器武漢巖海工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的RS系列儀器美國樁基動(dòng)力學(xué)公司（PDI）生產(chǎn)的PAK型和PAL型打樁分析儀 （2）常見儀器2.2 傳感器應(yīng)變環(huán)F=EA=AC2（1）測(cè)力傳感器2.2 傳感器（2）測(cè)速度傳感器加速度計(jì)ZV=ACadt量程：混凝土樁10002000g鋼樁 30005000g選擇原則：選擇的量程大于預(yù)估最大沖擊加速度的1倍以上2.3 檢測(cè)對(duì)象檢測(cè)對(duì)象本方法適用于檢測(cè)基樁的豎向抗壓承載力和樁身完整性；監(jiān)測(cè)預(yù)制樁打入時(shí)的樁身應(yīng)力和錘擊

42、能量傳遞比，為沉樁工藝參數(shù)及樁長選擇提供依據(jù)。對(duì)于大直徑擴(kuò)底樁和Q-S 曲線具有緩變型特征的大直徑灌注樁，不宜采用本方法進(jìn)行豎向抗壓承載力檢測(cè)。 進(jìn)行灌注樁的豎向抗壓承載力檢測(cè)時(shí)，應(yīng)具有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)和本地區(qū)相近條件下的可靠對(duì)比驗(yàn)證資料。 理解：混凝土灌注樁、預(yù)制樁、鋼管樁、組合樁等剛性樁2.4 錘擊設(shè)備（1）規(guī)范對(duì)形狀的要求JGJ 106建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范規(guī)定：重錘應(yīng)該形狀對(duì)稱，高徑（寬）比不得小于1。當(dāng)采取落錘上安裝加速度傳感器的方式實(shí)測(cè)錘擊力時(shí)，重錘的高徑（寬）比應(yīng)在1.01.5范圍內(nèi)。 2.4 錘擊設(shè)備選擇錘重應(yīng)考慮以下因素： 所測(cè)承載力及樁的承載性狀的影響。承載力越大，錘越重；承載力

43、構(gòu)成中端阻力占的比例越大，則要求錘越重。 樁徑的影響。樁徑越大，樁本身的慣性越大，錘與樁匹錘提配能力下降，要求錘越重。此外，樁徑的增大也會(huì)增大土的彈限，導(dǎo)致對(duì)錘重的要求增加。 樁長的影響。樁越長，應(yīng)力波在傳播過程中的衰減越大，樁中下部及端阻力就越難激發(fā)，因而要求的錘重越重。（3）錘重選擇應(yīng)該考慮的因素2.4 錘擊設(shè)備 巖土彈限的影響。樁側(cè)、樁端土的彈性極限較大。土的彈限越大，意味著激發(fā)巖土阻力所需的樁土相對(duì)位移越大，要求錘重越重。 樁墊的影響。樁墊的選擇應(yīng)是保證充分激發(fā)巖土阻力前提下，盡量選擇較軟的樁墊。 提倡“重錘低擊”?！拜p錘高擊”雖然可以提高錘擊能量，但常會(huì)打碎樁頭。高應(yīng)變?cè)嚇稇?yīng)大力提倡

44、“重錘低擊”。（3）錘重選擇應(yīng)該考慮的因素2.4 錘擊設(shè)備（4）常見的錘擊設(shè)備錘擊設(shè)備可以采用筒式柴油錘、液壓錘、蒸汽錘等具有導(dǎo)向裝置的打樁機(jī)械，但不得采用導(dǎo)桿式柴油錘、振動(dòng)錘。（JGJ &TB）打樁機(jī)械或類似的裝置均可作為錘擊設(shè)備。（JTJ）激振宜采用由鑄鐵或鑄鋼整體制作而成的自由落錘。（JTG）錘擊設(shè)備分兩類：預(yù)制樁打樁機(jī)械和自由落錘2.4 錘擊設(shè)備導(dǎo)桿式柴油錘： 導(dǎo)桿式柴油錘的沖擊荷載上升時(shí)間過于緩慢，容易造成速度響應(yīng)信號(hào)失真。（4）常見的錘擊設(shè)備2.4 錘擊設(shè)備3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 3.1 檢測(cè)準(zhǔn)備工作 3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 3.3 現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)問題分析3.1 檢測(cè)準(zhǔn)備工作（1）資料收集

45、 樁號(hào)、工程名 、復(fù)打和初打日期 錘擊信息，如錘重、落高 所需的承載力 (極限值還是設(shè)計(jì)值) 打入樁的垂直或傾斜情況 工程地質(zhì)情況，如土層性質(zhì)、分層及其力學(xué)性質(zhì) 目測(cè)樁身材質(zhì)情況 施工或測(cè)試中的一些不尋常情況 錘擊數(shù)或每擊貫入度3.1 檢測(cè)準(zhǔn)備工作（2）檢測(cè)時(shí)間確認(rèn)灌注樁：混凝土齡期，休止時(shí)間的確認(rèn)凝土強(qiáng)度達(dá)到28天齡期或同條件養(yǎng)護(hù)試塊達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度（灌注樁)。考慮時(shí)間效應(yīng)，砂土7天，粉土10天，非飽和粘性土15天，飽和粘性土25天；泥漿護(hù)壁灌注樁，宜適當(dāng)延長休止時(shí)間。預(yù)制樁：初打，復(fù)打鋼管樁：初打，復(fù)打3.1 檢測(cè)準(zhǔn)備工作時(shí)間效應(yīng)說明：（1）打入樁施工時(shí)，由于擠土和振動(dòng)影響，使飽和土的孔隙水壓

46、力上升，造成樁周土有效應(yīng)力下降，樁側(cè)和樁端土阻力降低。經(jīng)過一段時(shí)間后，隨著超孔隙水壓力消散，樁側(cè)和樁端土阻力得到恢復(fù)。（2）打入樁施工時(shí)，沉樁過程對(duì)樁周土產(chǎn)生擾動(dòng)，由于土的觸變作用，樁側(cè)和樁端土阻力也會(huì)降低，土的敏越感度參數(shù)越大，降低越多。經(jīng)過一段時(shí)間后，這部分損失的阻力得到恢復(fù)。 （2）檢測(cè)時(shí)間確認(rèn)3.1 檢測(cè)準(zhǔn)備工作土阻力對(duì)曲線的影響:上圖是打樁剛結(jié)束時(shí)的高應(yīng)變檢測(cè)曲線，力和速度曲線幾乎沒有分開；下圖是樁周土恢復(fù)1天后再次進(jìn)行的高應(yīng)變檢測(cè)曲線，力和速度曲線明顯分開。這也說明，為什么打入樁打樁結(jié)束后必須待樁周土體恢復(fù)后進(jìn)行高應(yīng)變檢測(cè)才能得到真實(shí)的承載力。初打復(fù)打 - 1 天(粘土）“Setu

47、p”摩擦樁3.1 檢測(cè)準(zhǔn)備工作（3）樁頭處理預(yù)制樁： 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁測(cè)試時(shí)，在條件允許的情況下，盡量選擇樁頂帶法蘭盤的樁進(jìn)行測(cè)試。 若樁頭受損，可進(jìn)行切割處理，將受損段切割掉，但要保證切割面水平平整。3.1 檢測(cè)準(zhǔn)備工作（3）樁頭處理混凝土灌注樁：樁頭處理盡可能采用接樁方式，即在原樁頂接長1.52.0倍樁徑的樁段，這樣可以大大改善所采集到的數(shù)據(jù)的質(zhì)量。處理方法可參照建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范JGJ 106-2014中附錄B“混凝土樁樁頭處理”。 3.1 檢測(cè)準(zhǔn)備工作樁頭加固 樁頭要能承受高能量的沖擊。3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 建立工作面（1）樁側(cè)開挖或者周圍平整3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（2）傳感器安裝位置的選擇位

48、置位于樁頂以下2D以下，對(duì)大直徑樁不得小于1D遠(yuǎn)離非均勻處 (如接樁、焊接處或面積變化處; 最好在其下大于1 D) 避免安裝至“裂縫”處 (縫隙會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的應(yīng)變讀數(shù)) 處于地面或水面以上 確保傳感器接頭處于水面以上 復(fù)合樁（如充填混凝土管樁）是否需要切割窗口3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（3）樁側(cè)打磨3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（4）打孔及膨脹螺栓安裝3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（5）導(dǎo)向裝置就位（導(dǎo)向架與錘一起的）3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（6）自由落錘就位3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)樁墊厚度一般取1030，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來定。一般采用木板或膠合板等材料。錘重較輕或錘擊落距較低時(shí)，選用較薄的樁墊；錘重較重或錘擊落距較高時(shí)，選用較厚的樁墊。樁墊厚度也可根據(jù)

49、第一錘的波形加以調(diào)整。樁墊尺寸可略大于樁頂截面尺寸。 當(dāng)檢測(cè)僅為檢驗(yàn)樁的結(jié)構(gòu)完整性時(shí)，要減輕錘重，降低落距，減少錘墊厚度，但應(yīng)能測(cè)到明顯的樁底反射信號(hào)。（6）布置錘墊3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 傳感器必須對(duì)稱安裝在樁頂以下樁身兩側(cè)，對(duì)測(cè)試信號(hào)平均時(shí)方可消除錘擊偏心的影響。安裝的傳感器與樁頂?shù)木嚯x一般不小于2D（D為試樁的直徑或邊長），對(duì)大直徑樁不得小于1D，以避開樁頂附近復(fù)雜應(yīng)力關(guān)系影響。 安裝傳感器的樁身表面應(yīng)平整，且其周圍不得有缺損和斷面突變。傳感器必須牢固安裝，安裝好的傳感器不能在錘擊過程中產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng) 。（8）傳感器安裝3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 力傳感器中心與加速度器中心應(yīng)位于同一水平線上，兩者間的距離

50、不應(yīng)大于80mm。安裝好的傳感器中心軸應(yīng)與樁中心軸保持平行。 傳感器安裝過程中應(yīng)監(jiān)測(cè)傳感器初始變形值。安裝好的傳感器初始變形值不應(yīng)超過規(guī)定值。 連續(xù)測(cè)試過程中，如從測(cè)試波形中發(fā)現(xiàn)傳感器松動(dòng)，如力曲線中出現(xiàn)振蕩信號(hào)或力曲線不歸零，要及時(shí)擰緊。如發(fā)現(xiàn)傳感器損壞，要及時(shí)更換。 （8）傳感器安裝3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（8）傳感器安裝3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（8）傳感器安裝圖1 灌注樁傳感器安裝圖2 預(yù)制樁傳感器安裝3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（8）傳感器安裝圖2 鋼管樁傳感器安裝圖1 PHC管樁傳感器安裝3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)樁身參數(shù) (傳感器位置) 面積“直徑” (傳感器位置和周長) 測(cè)點(diǎn)下樁長 材料參數(shù) 質(zhì)量密度 平均波速 彈性

51、模量 EM = c2 (注意單位!)入土樁長 （用于擬合分析） 均勻樁身或非均勻樁身-樁身阻抗變化（9）儀器參數(shù)設(shè)置3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 傳感器參數(shù)設(shè)定值按計(jì)量檢定結(jié)果設(shè)定。 測(cè)點(diǎn)處的樁截面尺寸按實(shí)際測(cè)量確定。實(shí)心樁（鉆孔灌注樁、預(yù)制方樁）樁身截面積實(shí)心部分的面積。管樁（鋼管樁、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁）樁身截面積就是其壁的面積。（9）儀器參數(shù)設(shè)置3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 質(zhì)量密度、彈性模量按樁的設(shè)定。 經(jīng)驗(yàn)法根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)確定傳感器截面處樁身材料的波速 C、彈性模量E。 計(jì)算法 彈性模量 E 和波速C有公式： E= C2，在實(shí)際試驗(yàn)中，一般是先確定了波速C，再計(jì)算彈性模量E。目的是為了計(jì)算出截面處所受內(nèi)力。（

52、9）儀器參數(shù)設(shè)置3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)密度彈模波速kg / m3Mpam / s鋼樁7850210,0005,123混凝土樁2400255024,000 48,0003,000 4,500木樁650 13007,000 28,0003,000 4,500（9）儀器參數(shù)設(shè)置3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 平均波速的確定。 一般來說，鋼管樁的材料是比較均勻的；但混凝土樁則不然，可能一節(jié)混凝土樁樁的上下各個(gè)截面處的波速都不一定相等。同樣材料，不同長度的樁的平均波速也可能不同。（9）儀器參數(shù)設(shè)置3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 測(cè)點(diǎn)以下樁長和截面積按設(shè)計(jì)或施工記錄提供的數(shù)據(jù)設(shè)定。測(cè)點(diǎn)以下樁長指樁頭傳感器安裝點(diǎn)至樁底的樁長，一般不包括樁尖

53、部分。 入土樁長指嵌入土中的樁長，是地面或基坑底面至樁底的樁長。 采樣時(shí)間間隔宜為50200s。采樣時(shí)間間隔一般為根據(jù)樁長和波速自動(dòng)計(jì)算，有些儀器也可以人為設(shè)定。（9）儀器參數(shù)設(shè)置3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)高應(yīng)變雖為非破壞性試驗(yàn)，但一般不具有多次錘擊的條件。應(yīng)仔細(xì)檢測(cè):儀器及傳感器的連接通過監(jiān)視(或自檢)確認(rèn)傳感器安裝好壞可通過敲擊加速度確認(rèn)觸發(fā)情況（10）儀器狀態(tài)確認(rèn)3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（11）提升高度控制規(guī)范：最大錘擊落距不宜大于2.5m控制落錘高度一般基于以下條件：（1）沖擊力不宜過高，否則樁體材料會(huì)塑性變形甚至破壞；（2）樁體有一定的沉降位移，確保樁被打動(dòng)；（3）要求落錘穩(wěn)定。3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（12

54、）錘擊原則：重錘低擊是保障高應(yīng)變法檢測(cè)承載力準(zhǔn)確性的基本原則。3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)錘重越大，樁頂受到的作用力的波形寬，衰減慢，作用時(shí)間長，樁周土靜阻力激發(fā)充分。落距越大，樁頂受到的沖擊速度越大，作用時(shí)間短，沖擊力峰值高，樁身內(nèi)力大，激發(fā)的動(dòng)阻力大。3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) “重錘低擊”的好處 重錘低擊可避免“輕錘高擊”產(chǎn)生的應(yīng)力集中，而應(yīng)力集中容易使樁身材料產(chǎn)生塑性甚至破壞； 重錘低擊荷載脈沖作用時(shí)間長，且荷載變化緩慢，可以使樁產(chǎn)生較大的沉降位移； 重錘低擊，樁體產(chǎn)生的速度較小，速度變化率也較小，因此動(dòng)阻力的影響較小，可減少動(dòng)阻尼參數(shù)誤差對(duì)擬合分析影響，提高擬合分析精度； 重錘低擊作用可類似靜荷載中快速加

55、載及靜動(dòng)法試驗(yàn)。 （12）錘擊3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（13）貫入度測(cè)量宜實(shí)測(cè)樁的貫入度，單擊貫入度宜在26mm之間 樁的貫入度可采用精密水準(zhǔn)儀等儀器測(cè)定 將打樁機(jī)作為錘擊設(shè)備時(shí)，可根據(jù)多次錘擊下樁的總下沉量來確定單擊貫入度。兩次積分確定貫入度時(shí)，可能存在問題：采集時(shí)段短，信號(hào)采集結(jié)束時(shí)樁的運(yùn)動(dòng)尚未停止，只有當(dāng)位移曲線尾部為一水平線時(shí)，貫入度才可信。加速度計(jì)的質(zhì)量優(yōu)劣影響速度曲線的趨勢(shì)，零漂大和低頻響應(yīng)差時(shí)極為明顯。3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)理想高應(yīng)變波形信號(hào)特點(diǎn) 力和速度的時(shí)程一致，上升峰值前二者重合，峰值后二者協(xié)調(diào)，力曲線應(yīng)在速度曲線之上（除非樁身有缺陷），兩曲線間距離隨樁側(cè)土阻力增加而增大

56、，其差值等于相應(yīng)深度的總阻力值，能真實(shí)反映樁周土阻力的實(shí)際情況。說明： 灌注樁由于波速的離散性，峰值基本上很難重合（14）信號(hào)確認(rèn)3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 力和速度曲線的時(shí)程波形終線歸零。位移曲線對(duì)時(shí)間軸收斂說明： 力信號(hào)不歸零，或者由于安裝壓力不足，傳力過程中產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，這時(shí)需重新擰緊膨脹螺栓 。由于安裝位置的混凝土產(chǎn)生塑性變形或開裂等，這時(shí)必須選擇適當(dāng)?shù)奈恢弥匦掳惭b傳感器 （14）信號(hào)確認(rèn)3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 錘擊沒有嚴(yán)重偏心，對(duì)稱的兩個(gè)力或速度傳感器型的測(cè)試信號(hào)不應(yīng)相差太大，二組力信號(hào)不出現(xiàn)受拉。說明： 無導(dǎo)向裝置的情況下，錘擊偏心 在錘架底存有淤泥、樁頂無法蘭盤的情況下極易造成偏心，此時(shí)應(yīng)先墊實(shí)

57、架底，整平樁頭，再放上樁墊板，在錘擊過程中調(diào)整樁墊板高度。 在傳感器、電纜間接頭松弛時(shí)，可能出現(xiàn)一側(cè)力特別小 （14）信號(hào)確認(rèn)3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 波形平滑，無明顯高頻干擾雜波，對(duì)摩擦樁樁底反射明確； 說明：應(yīng)該特別注意交流電的干擾（14）信號(hào)確認(rèn)3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 有足夠的采樣長度。保證曲線擬合時(shí)間段長度不少于5Lc，并在2Lc時(shí)刻后延續(xù)時(shí)間不小于20ms。說明：規(guī)范規(guī)定有擬合要求，一定要記錄長度足夠 （14）信號(hào)確認(rèn)3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 貫入度適中，一般單擊貫入度不宜小于2mm，也不宜大于6mm。說明：貫入度小，使檢測(cè)得到的承載力低于極限值；貫入度過大造成的樁周土撓動(dòng)大，承載力分析所用力學(xué)模型與實(shí)際

58、情況相差較大， 與靜載試驗(yàn)對(duì)比，統(tǒng)計(jì)結(jié)果離散性很大。實(shí)踐表明，Dmax（ 最大動(dòng)位移）仍是可供佐證的主要指標(biāo)。 （14）信號(hào)確認(rèn)3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)3.3 現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)問題分析 傳感器的安裝位置與錘擊點(diǎn)之間應(yīng)有足夠大的距離 ，應(yīng)該符合規(guī)范的要求。 當(dāng)傳感器安裝在離樁頂一定距離，可以避開樁頂附近復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，使所測(cè)信號(hào)符合一維彈性波的理論要求； 同時(shí)也可以避免一旦樁頭被打裂而對(duì)傳感器造成的損壞。 （1）現(xiàn)場(chǎng)注意問題3.3 現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)問題分析 在樁數(shù)較多、多種樁徑混雜、單樁極限承載力要求有差別的工地，宜按最大承載力選擇錘重。 （1）現(xiàn)場(chǎng)注意問題3.3 現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)問題分析 檢測(cè)前基樁應(yīng)滿足一定的休止時(shí)間，使樁

59、身混凝土達(dá)到足夠的強(qiáng)度，樁周土超孔隙水壓力消散。 （1）現(xiàn)場(chǎng)注意問題初打復(fù)打3.3 現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)問題分析 脫鉤：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，這一點(diǎn)已為大量試驗(yàn)所驗(yàn)證偏心不可大意錘擊脫垂的脫鉤容易導(dǎo)致偏心； 脫鉤以中心脫落的方式為宜（1）現(xiàn)場(chǎng)注意問題3.3 現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)問題分析濾波的設(shè)置對(duì)結(jié)果有比較大的影響（1）現(xiàn)場(chǎng)注意問題3.3 現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)問題分析 安全現(xiàn)場(chǎng)安全非常重要，要保證： 遠(yuǎn)離吊車吊臂 遠(yuǎn)離導(dǎo)向架 保護(hù)傳感器及傳感器連接線纜（1）現(xiàn)場(chǎng)注意問題3.3 現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)問題分析 兩側(cè)力信號(hào)幅值相差過大。 產(chǎn)生的原因： 錘擊偏心（無導(dǎo)向架時(shí)錘子的晃動(dòng)；導(dǎo)向架放置不平；樁墊放置不平等） 靈敏度

60、系數(shù)設(shè)置顛倒控制的目標(biāo)： 應(yīng)保證在規(guī)范規(guī)定的范圍之內(nèi) 保證靈敏度與編號(hào)對(duì)應(yīng)上。（2）現(xiàn)場(chǎng)問題排查3.3 現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)問題分析 加速度信號(hào)提前震蕩。 產(chǎn)生的原因： 交流干擾（現(xiàn)場(chǎng)使用了交流電，并且沒有有效接地）控制的目標(biāo)： 盡量使用干電池或者有效接地（2）現(xiàn)場(chǎng)問題排查3.3 現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)問題分析（2）現(xiàn)場(chǎng)問題排查 測(cè)試信號(hào)震蕩厲害 產(chǎn)生的原因： 傳感器安裝不牢或松動(dòng)（打孔過大或者打孔傾斜），樁墊使用不當(dāng)，膨脹螺栓不好，濾波參數(shù)設(shè)置不合理控制的目標(biāo)： 側(cè)面打磨平整，選擇合適的鉆頭，打孔距離準(zhǔn)確，使用較好的膨脹螺栓，將傳感器緊貼樁側(cè)面，設(shè)置合理的參數(shù)3.3 現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)問題分析 接收狀態(tài)時(shí)收到連續(xù)雜亂信號(hào)，或者