高應(yīng)變PDA試驗正確的使用方法課件

19751982199219651997PDA試驗正確的方法2008新型測試設(shè)備很容易運送到現(xiàn)場

傳統(tǒng)的“PAK” PDA試驗現(xiàn)已被廣泛采用

PAX:-有線；-無線-遙測第一要注意安全避開吊架,特別是當(dāng)?shù)踯囈苿?、提升樁或打樁時。導(dǎo)架很幸運、沒人受傷用“CASE法”需在樁頂附近同一位置測力

(F)

和速度(V)PDA試驗PDA試驗輕的應(yīng)變和加速度傳感器便于運輸、適用于不同類型和尺寸的樁

由測得的應(yīng)變(ε)可用下式算力

FF(t)=EAε(t)

由測得的加速度(a)可用下式算速度

VV(t)=√

a(t)dtPDA試驗

在按到樁上前、應(yīng)測試所有傳感器

檢查應(yīng)變傳感器的零狀態(tài)值

（OFFSET）

當(dāng)傳感器連到PDA(PAKS,PAX)時、輕敲觸發(fā)傳感器，檢查其響應(yīng)

可用提供的標(biāo)定試驗（CALTEST，“CT”）來檢查（PE）

VMX~4.06m/s forA1calof834g’s/V(PE)

MEX~737με forF1calof147.5

με/V

標(biāo)定試驗亦可檢查PDA是否工作PDA試驗-數(shù)據(jù)采集PDA試驗-數(shù)據(jù)采集

考慮到由偏心錘擊而引起的彎矩、至少需兩個應(yīng)變傳感器

軸對稱安裝

如考慮兩個方向上的彎矩、需4個應(yīng)變傳感器PDA試驗-數(shù)據(jù)采集PDA試驗-數(shù)據(jù)采集應(yīng)用高質(zhì)量的傳感器

應(yīng)變傳感器

小心保護

零狀態(tài)讀數(shù)“offset”–

為什么重要? *+10v-10vPDA試驗-數(shù)據(jù)采集:PAK+10v-10vPDA試驗-數(shù)據(jù)采集:PAK如初始值偏向正向、其正向范圍被減小，

大信號就有被切掉的可能PAX的初始狀態(tài)檢查不同A/Dhasarange[-a,a]voltIfastraingagehasanoffset,i.e.,prestressed,abalancevoltisaddedtobringtheoutputofstraingagenearzero,soextraforcecanhavefullrangeStraingageBalancevoltA/DClosetozerovoltStrainGageBalancePAX的初始狀態(tài)檢查不同PDA試驗-數(shù)據(jù)采集

應(yīng)用高質(zhì)量傳感器(并保管好)

應(yīng)變傳感器

應(yīng)小心保護PDA試驗-數(shù)據(jù)采集PE加速度傳感器

一般來說比較結(jié)實

適用于一般情況(混凝土樁或鋼樁)PR加速度傳感器

適用于鋼對鋼錘擊(亦可用于混凝土樁) *PDA試驗-數(shù)據(jù)采集傳感器安裝在樁頂附近支持電纜重量Backinnotes選定傳感器安裝位置

初打時

樁頂附近(離樁頂2倍直徑)PDA試驗-數(shù)據(jù)采集

避開裂縫

避開非均勻處(如結(jié)合部,焊接處或截面變化處。這些地方下面一個直徑距離以上為好)

保證在樁打完時、傳感器仍在地面和水上

應(yīng)保證聯(lián)接部分在水上

復(fù)打

地面上任何方便位置(避開裂縫。。。)

灌混凝土的鋼管樁(需要開窗口?) *避開焊接處帶護筒的鉆孔樁灌混凝土的鋼管樁工字梁貫穿整個水泥漿/混凝土樁沿長度均質(zhì)的復(fù)合材料樁混凝土:Ac,ρc鋼:As,ρs沿長度均質(zhì)的復(fù)合材料樁平均比重

ρ=(Acρc+Asρs)/(Ac+As)平均彈莫EM=(AcEc+AsEs)/(Ac+As)估計波速WS={EM/ρ}(如試驗?zāi)艽_定WS、用其)例:灌混凝土的鋼管樁測試灌混凝土鋼管樁假設(shè):

混凝土和鋼管的應(yīng)變相同Important必須滿足常常選擇灌混凝土后進行測試的原因是：當(dāng)復(fù)打時、由于恢復(fù)而拒打，更高的阻抗能幫助激發(fā)更多的承載力?；炷梁弯摴艿膽?yīng)變相同

如鋼的成份少、應(yīng)用窗口將傳感器直接按到混凝土上如鋼的成份高、可將傳感器直接按到鋼管上非常重要用木墊來保護樁頂窗口會產(chǎn)生應(yīng)力集中

測試灌混凝土鋼管樁ConcretefilledcasingCalculaterelativeEAofsteelversusconcreteF=maForceTransducerUse4strainsPoortoppreparationDidnotusetemplatefordrillingholes–surfacenot“flat”Poorattachmentleadstoquestionabledata(damagesensor?)Sensorsnot180Oopposite,wouldnotcancelbending42inchnom.shaft25%increaseARSensorsjustbelowtransitionNOTideal;strainnotfullyengaged,proportionalitylost沿長度非均質(zhì)的復(fù)合材料樁用鋼送樁來打混凝土樁

混凝土樁、工字梁在樁底

混凝土樁、工字梁在樁頂…..

用非均質(zhì)護筒的鉆孔樁護筒壁厚變化護筒和樁不一樣長沿長度非均質(zhì)的復(fù)合材料樁可按在鋼上,E和A已知，所以力可測得應(yīng)避開端部和截面變化處、以避免應(yīng)力集中。至少在混凝土一米以上采集數(shù)據(jù)時、應(yīng)用鋼的材料參數(shù)(許多PDA算出的參數(shù)是錯的)要得到正確得答案、需用CAPWAP

來模擬非均勻性安這里?PDA-WPDA試驗

標(biāo)定試驗CT供電噪音可用汽車電瓶來避免PDA試驗–數(shù)據(jù)采集V1reducedbycosineofanglefromaxialPDA試驗–數(shù)據(jù)采集PDA試驗–數(shù)據(jù)采集PDA試驗–數(shù)據(jù)采集PDA試驗–數(shù)據(jù)采集平均力滿足比例、合理;顯然2應(yīng)變傳感器能補嘗彎矩由于偏心錘擊而引起的彎矩PDA試驗–數(shù)據(jù)采集

需多少傳感器?

至少2應(yīng)變傳感器

軸對稱分布

需4個來克服2個方向的彎矩

對鉆孔樁、建議用4個(F1和F2相對,F3和F4相對)

對螺旋焊接的鋼管樁、建議用4個

在關(guān)鍵試驗中、建議用4個以防萬一

至少1個加速度傳感器

好的數(shù)據(jù)、速度基本上一樣

建議用2個以防萬一 *BackinnotesPDA試驗–數(shù)據(jù)采集即使大的彎矩、兩個速度仍然一致PDAtesting

dataacquisitionPileproperties(atsensorlocation)Area“Diameter”(sensorlocationandcircumference)LengthbelowsensorsMaterialpropertiesDensitySPModulusEM

WavespeedWS

EM=ρc2=(SP/g)WS2

(watchdimensions!)Embedment(LP)forCAPWAPUniform? *ImportantPDAtesting

dataqualityTypicalValuesforpilematerialsEnglishSImetricPDAtesting

dataqualitySIExample:CalculateWSfromEMandSPEM=35,000MPaSP=24kN/m3EM=ρc2=(SP/g)xWS2WS=SQRT(EMxg/SP)WS=SQRT(35,000x9.8x1000/24)=3,780m/s(MN/m2)x(m/s2)x(kN/MN)/(kN/m3)=(m/s)如何確定波速?升起到升起

峰到峰升起峰HowtofindWS?RisetorisePeaktopeakUse“proportionality”togetWSforlongpileswithnoshaftresistanceChangeWSbyratioofZxVT1/FT1LookatexampleHowtofindWS???Problems:Highfriction-earlyunloadingNowelldefinedreflectionVT1xZ=6.62x141.6=937FT1=1014Znew=Zoldx937/1014 =130.8Solutions:KnowWSfromexperience (otherpilesorfromEOD)Ifnofrictionneartop, useproportionalityAmountofdatatocollect?Duringdrivingasmanyblowsasneededstresses,energy,capacity...asmanyblowsaspossible(PDA-W)canreduceamountofdatalaterRestrikeorDrilledshaftSaveeveryblowUseasfewblowsaspossibleHigherbendingandlocalstressesPDAtesting

dataacquisitionBackinnotesPilename,projectname(ifBOR,EODdate)Hammerdescription(name,weight,dropH)

Capacityrequirements(ultimateordesign)PileverticalorinclinedSoilsVisualobservationsaboutpilematerial(e.g.f’y)

UnusualoccurrencesStaticloadtestresults(anddate)

BlowcountsorsetperblowPDAtesting

dataacquisition

問題常常由以下因素引起

傳感器有問題

電纜有問題

聯(lián)接問題

樁有問題

錯誤的標(biāo)定參數(shù)PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量PDA試驗-應(yīng)變儀的標(biāo)定Accuracytoabout1or2%recentstudysaysmusttightento60inch-poundsComparisontraceabletocalibratedmicrometerPDA試驗-加速度傳感器的標(biāo)定

TargetRam“Hopkinson’sBar”calibrationTwosmallrodssuspendedtominimizefriction.PDIuses75mmODhollowrods.Theimpactsurfaceisflatforonerodandslightlyroundedforother.The“Ram”issetinmotiontoimpactthe“Target”.PDA試驗-加速度傳感器的標(biāo)定XTargetRam“Hopkinson’sBar”calibrationMeasure:unknownaccComparewith:knownaccknownstrainPDA試驗-傳感器的標(biāo)定

應(yīng)變儀的準(zhǔn)確度達2%

加速度傳感器準(zhǔn)確度達2%（NIST震動臺標(biāo)定僅達

5%

的精度）因此在進行CAPWAP前對標(biāo)定參數(shù)微調(diào)是可理解的

舊傳感器應(yīng)重新標(biāo)定 (ASTM規(guī)定每兩年標(biāo)定一次)

*

如何發(fā)現(xiàn)問題?

錘擊之間數(shù)據(jù)不一致

力和速度曲線比例失調(diào)

標(biāo)定參數(shù)?

波速?(ε=v/c)

樁的非均勻性?

傳感器離地面很近?

柴油錘? (precompression)

長的升起時間? (軟墊)

結(jié)果不合理（承載力、應(yīng)力、能量比等。檢查材料參數(shù)）

注意PDA警告信息和窗口PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量ImportantPDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量F={F+ZV}/2=WDF={F-ZV}/2=WUImportantF=F+FV=V+VZV=ZV+ZVZV=F-F

WD和WU

的重要性:

區(qū)分輸入和反射（響應(yīng)）WU

含有以下信息

土阻力及其分布

樁的缺陷PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量F和V成比例?PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量需看上行波第一上升標(biāo)志后平緩逐漸上升PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量比例?PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量Precompressionofdieselhammerisoftenlongerthan2L/c.ThusgetreflectionsfromtoeevenbeforeT1ThusFcanbelargerthanVpriortoandatT1LooktoseeifwaveupissmooththroughimpacttimePDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量Proportional?PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量F2應(yīng)變傳感器松動PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量如螺栓不緊、應(yīng)變曲線將與加速度曲線類似PDAtesting

dataqualityF1strainhas“spike”(probablesensororcablefailure)PDAtesting

dataqualityV2數(shù)據(jù)有問題PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量不是太好PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量得到改善PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量

如何解決問題?

換傳感器

換電纜

注意正確的聯(lián)接

螺栓或混凝土錨要緊

錘擊偏心加速度傳感器的方向PDA試驗–數(shù)據(jù)質(zhì)量Backinnotes

不根據(jù)低質(zhì)量數(shù)據(jù)進行判定(垃圾進,

垃圾出)

檢查所有輸入值(LE,AR..)PDA試驗-判定錯的WS (3800m/s)比例?正確的WS(3300m/s)

在分析混凝土樁時、波速和彈模是非常關(guān)鍵的參數(shù)Piletype:PrestressedSpun ConcretePilePilesize:OD600mm XThk100mmMaterialStrength:80MPaHammer:BSP11tHydraulicHammerdropheight:800mmTheoreticalMaxEnergy =8.8t.mEMX

=~10.5t.mETR =120% Unreasonable! Proportional?PDA試驗-判定ReduceWS44003700m/sfortopsectionChangeoverallWCto3920m/stomatchobserved2L/creduceSPto2.45EMreducedfrom513t/cm2 to342t/cm2Whatisrealpilearea?TheoreticalMaxEnergy =8.8t.mEMX

=~7.25t.mETR =82% Possible! ProportionalPDA試驗-判定PDA試驗-判定WS3911m/sBN3WS3911m/sBN2045波速變化UseortoadjustWCWC3556m/sBN2045WSstill3911m/sPDAtesting

datainterpretationFreeendR=0ImpactgeneratedCompressivewavedown (+F=+Zv)Freeend.Requireszeroforce.Resultsintensionwaveup (-F=+Zv)Freeend: (easydriving)

+F-F

=zero

+Zv

+Zv

=+2ZvPiletoemovesdownandpullspiletopdownat2L/c+F+v(down)-F+v(down)ImportantBackinnotesPDAtesting

datainterpretationFreeendFv+F+v-F+vFreeend(toporbottom)haszerostressandvelocitydoublesattopandbottomFVWDPDA試驗-判定Freeend+F+v-F+v易打接近零最大速度PDAtesting

datainterpretation2L/c4L/c6L/c8L/c?Whatisit?PDAtesting

datainterpretationFixedendR>2FImpactgeneratedCompressivewavedown (+F=+Zv)Fixedend.Zeromovement.Resultsincompressionwaveup (+F=-Zv)Fixedend: (harddriving)

+F+F

=+2F

+Zv

-Zv

=zeroPiletoedoesnotmoveandpilereboundsupat2L/candforceattoedoubles+F+v+F-v(up)ImportantPDAtesting

datainterpretationFixedendFv+F+v+F-v(up)AssumedfixedtopFixedend(toporbottom)haszerovelocityandforcedoublesattopandbottomWDFVPDA試驗-判定Fixed

end+F+v+F-v難打PDAtesting

datainterpretationEasydrivingHarddrivingWavedown=(F+Zv)/2=“WDN”=WDWaveup=(F-Zv)/2=“WUP”=WUF=WD+WUV=(WD-WU)/ZPDAtesting

datainterpretationImpactgeneratedCompressivewavedown (+F=+Zv)Activatesresistance(R)Resultsin

tensionwavedownandcompressionwaveupeachwithvalue(R/2)+F=R/2

Zvup

=-R/2-F=R/2Zvdown=-R/2RImportantPDAtesting

datainterpretationR+F=R/2

Zvup

=-R/2-F=R/2Zvdown=-R/2F=+R/2ZV=-R/2REODBOR-1day(claysoil)+F+v“Setup”PDA試驗-判定

阻力RR/2ImportantPDA試驗-判定

阻力WaveupgivesinformationonRsdistributionhigherslopeequalshigherunitfrictionImportantPDAtesting

datainterpretationEnergytransfertocheckHammerComputeEMX=∫FVdt

CompareEMXwithratedenergy(e.g.Wh)ComparewithexperiencehistogramsCalc.strokeofo.e.diesels=4(60/BPM)2-0.3ftComparewithhammermonitor(proxswitch)IfEnergyislowCheckcushions,helmet,alignment….CheckhammermaintenanceDieselpreignitionorECHpreadmission *PDAtesting

datainterpretationEnergy=∫FVdtEnergyfromhammertopileEnergyfrompiletohammerEDPDAtesting

datainterpretationNetmeasuredefficiencies(steelpiles)0%20%40%60%80%100%20%80%cableddrophammers60%30%dieselhammers40%70%airorsteamhammers60%100%hydraulicdrophammersEfficienciesonconcretepilesarelower~10%規(guī)范允許的打樁應(yīng)力USA(AASHTO)

鋼樁

材料屈服強度的90%混凝土樁

壓應(yīng)力: 85%混凝土抗壓強度

–

預(yù)應(yīng)力

拉應(yīng)力

(預(yù)應(yīng)力混凝土):預(yù)應(yīng)力+50%混凝土抗拉強度

拉應(yīng)力(一般混凝土):70%鋼筋的屈服強度

BN595;yieldingPDA試驗-判定高拉應(yīng)力高拉應(yīng)力

Condition100Uniform80-100Slightdamage60-80Significantdamage<60BrokenBetaguidelinesCapacityofbrokenpilesis