高應(yīng)變法檢測(cè)-方法

高應(yīng)變法檢測(cè)

3/12/20241高應(yīng)變法檢測(cè)一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

二、適用范圍與限制條件三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作四、分析信號(hào)的選擇與判定五、高應(yīng)變法的波形判讀六、問(wèn)題探討3/12/20242一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

1、概述高應(yīng)變法是一種用重錘沖擊樁頂，沖擊脈沖在沿樁身向下傳播的過(guò)程中使樁—土產(chǎn)生足夠的相對(duì)位移，以激發(fā)樁周土阻力和樁端支承力的一種動(dòng)力檢測(cè)方法。一般來(lái)說(shuō)，高應(yīng)變法沖擊荷載作用下，使樁土體系進(jìn)入充分的非彈性工作階段，樁和樁周土之間出現(xiàn)瞬時(shí)的剪切破壞，從而充分地激發(fā)樁周土對(duì)樁的全部阻力作用。3/12/20243一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

1、概述通過(guò)采集樁身截面在沖擊荷載作用下的軸向應(yīng)變和樁身運(yùn)動(dòng)的時(shí)程曲線(xiàn)，獲得該截面的軸向內(nèi)力F(t)和軸向運(yùn)動(dòng)速度v(t),從而觀(guān)察到應(yīng)力波在樁身中的傳播過(guò)程。運(yùn)用一維波動(dòng)方程對(duì)樁身阻抗和土阻力進(jìn)行分析和計(jì)算,以判定樁身完整性和單樁承載力。

3/12/20244一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

2、樁的基本假定在以下假定的條件下，將樁在沖擊荷載作用下的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為一維的線(xiàn)性波動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。⑴假定樁身材料是均勻的和各向同性的，并且服從虎克定律。⑵假定樁是線(xiàn)彈性桿件。振動(dòng)位移相當(dāng)微小，對(duì)動(dòng)力激發(fā)的反應(yīng)總是線(xiàn)彈性的，所有的輸入和輸出都可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的疊加。

3/12/20245一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

2、樁的基本假定⑶假定樁是一維桿件。樁身每個(gè)截面上的應(yīng)力應(yīng)變都是均勻的，可以用它的平均應(yīng)力應(yīng)變來(lái)加以描述而不必研究其在樁身截面上的分布。⑷假定縱波的波長(zhǎng)比桿的橫截面尺寸大得多，橫向位移對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)的效應(yīng)可以忽略不計(jì)。3/12/20246一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

2、樁的基本假定⑸假定破壞只發(fā)生在樁土界面可以只把樁身取作隔離體來(lái)進(jìn)行波動(dòng)計(jì)算，樁周土的影響都以作用于樁側(cè)和樁端的力來(lái)參與計(jì)算。如果破壞發(fā)生在樁周土的土體內(nèi)部，則把部分土體看作是樁身上的附加質(zhì)量。

3/12/20247一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

3、應(yīng)力波的作用規(guī)律及其基本描述當(dāng)應(yīng)力波沿著一根彈性桿件傳播時(shí)，在桿件上可以同時(shí)從兩個(gè)不同的角度觀(guān)察到它的作用：一是桿件的每個(gè)截面都將產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生相應(yīng)的速度V(x,t)；二是每個(gè)截面都將受某個(gè)軸向力F（x.t）的作用產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變?chǔ)?x,t)。將F（x.t）、V(x,t)放在一起，構(gòu)成F-V圖。F(t)=A?E?ε(t)ZV(t)=A?E/c?∮a(t)dtZ=A?E/c3/12/20248一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

3、應(yīng)力波的作用規(guī)律及其基本描述對(duì)于同一個(gè)應(yīng)力波，可以分別從受力和運(yùn)動(dòng)兩個(gè)方面進(jìn)行分析。從受力方面來(lái)看，應(yīng)力波有受壓和受拉之分；從運(yùn)動(dòng)方面來(lái)看，又有產(chǎn)生向下運(yùn)動(dòng)和向上運(yùn)動(dòng)之分。由于應(yīng)力波在其沿著樁身的傳播過(guò)程中將產(chǎn)生錯(cuò)綜復(fù)雜的透射和反射，把在樁身中運(yùn)行的各種應(yīng)力波劃分為下行波和上行波兩大類(lèi)。3/12/20249一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

3、應(yīng)力波的作用規(guī)律及其基本描述Wd(t)=[F(t)+ZV(t)]/2Wu(t)=[F(t)-ZV(t)]/2在下行波的作用下，正的作用力（壓力）將產(chǎn)生正向（向下）運(yùn)動(dòng)，而負(fù)的作用力（拉力）則產(chǎn)生負(fù)向（向上）的運(yùn)動(dòng)，因此,下行波所產(chǎn)生的力和速度和符號(hào)永遠(yuǎn)保持一致。上行波則正好相反，上行的壓力波（其力的符號(hào)為正）將使樁身產(chǎn)生負(fù)向3/12/202410一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

3、應(yīng)力波的作用規(guī)律及其基本描述的運(yùn)動(dòng)。而上行的拉力波（力的符號(hào)為負(fù)）則產(chǎn)生正向的運(yùn)動(dòng)，上行波所產(chǎn)生的力和速度的符號(hào)永遠(yuǎn)相反。在這樣的表達(dá)體系中，得到下列重要的推論：①在F-v圖中,凡是下行波都將使兩條曲線(xiàn)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。3/12/202411一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

3、應(yīng)力波的作用規(guī)律及其基本描述②在F-v圖中，如果只有下行波作用。F(t)曲線(xiàn)和Z.v(t)曲線(xiàn)將永遠(yuǎn)保持持重合。③在F-v圖中，F(xiàn)(t)曲線(xiàn)和Z.v(t)曲線(xiàn)的相對(duì)移動(dòng)直接反映了上行波的作用。3/12/202412一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

4、樁身阻抗變化在F-V圖上的反映在高應(yīng)變?cè)囼?yàn)中，樁身阻抗變化在F-v圖上表現(xiàn)規(guī)律可以歸納為以下幾點(diǎn)：⑴阻抗減少將產(chǎn)生上行的拉力波，在到達(dá)檢測(cè)截面時(shí)，將引起力值的減小和速度值的增大，即力（F）曲線(xiàn)下移而速度（V）曲線(xiàn)上移。3/12/202413一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

4、樁身阻抗變化在F-V圖上的反映⑵阻抗增大將產(chǎn)生上行的壓力波在到達(dá)檢測(cè)截面時(shí)，將引起力值的增大和速度值的減小，即力（F）曲線(xiàn)上移而速度（V）曲線(xiàn)下移。⑶變阻抗截面所在深度可以由反射信號(hào)到達(dá)檢測(cè)截面的時(shí)間和樁體平均波速計(jì)算。3/12/202414一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

5、土阻力產(chǎn)生的應(yīng)力波在F-V圖上的反映在高應(yīng)變?cè)囼?yàn)中，有關(guān)土阻力應(yīng)力波的重要推論有以下幾點(diǎn)：⑴在錘擊力的作用下，樁身運(yùn)動(dòng)將激發(fā)土阻力而使樁身受到外加的阻力波作用。⑵土阻力信號(hào)由檢測(cè)截面的傳感器接收，使得實(shí)測(cè)曲線(xiàn)包含了試驗(yàn)時(shí)實(shí)際激發(fā)的土阻力信息。3/12/202415一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

5、土阻力產(chǎn)生的應(yīng)力波在F-V圖上的反映⑶作用于深度為x處的土阻力所產(chǎn)生的上行波將在2x/c時(shí)刻到達(dá)檢測(cè)截面。因此，在實(shí)測(cè)曲線(xiàn)上沿著時(shí)間軸將可以在2L/c之前看到分層累加的的土阻力信息。⑷土阻力的作用將表現(xiàn)為實(shí)測(cè)力曲線(xiàn)的上升和實(shí)測(cè)速度曲線(xiàn)的下降，兩者的分離幅度下好等于所受的土阻力。3/12/202416一、高應(yīng)變法的檢測(cè)原理

上述這些推論，就是高應(yīng)變動(dòng)力試樁法的理論基礎(chǔ)，當(dāng)然，在實(shí)測(cè)曲線(xiàn)上，土阻力信息是和樁身變阻抗信息重疊在一起的，必須加以區(qū)分，如果樁身在錘擊后期產(chǎn)生向上的反彈運(yùn)動(dòng)，土阻力也將反向加到樁身上而在其作用截面以上的樁身內(nèi)產(chǎn)生上行的拉力波。與此同時(shí)，為了使這種方法能夠?qū)嶋H應(yīng)用，還必須考慮到動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)激發(fā)的土阻力和靜載荷試驗(yàn)時(shí)的靜態(tài)土阻力的異同，以便從動(dòng)力試驗(yàn)結(jié)果正確推斷靜載荷試驗(yàn)的結(jié)果。3/12/202417傳感器安裝在樁頂附近對(duì)稱(chēng)安裝力傳感器和加速度傳感器由測(cè)得的應(yīng)變(ε)可用下式算力

F(t)=EAε(t)

由測(cè)得的加速度(a)可用下式算速度VV(t)=√a(t)dt3/12/20241819751985199519652005PDA儀器3/12/202419Purdue1972PDA19823/12/202420

傳統(tǒng)的“PAK” 遙測(cè)“PAL–R” PDA試驗(yàn)現(xiàn)已被廣泛采用3/12/2024213/12/202422二、適用范圍與限制條件

1、適用范圍⑴判定單樁豎向抗壓承載力是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。高應(yīng)變法的主要功能是判定單樁豎向抗壓承載力是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。這里所說(shuō)的承載力是指在樁身強(qiáng)度滿(mǎn)足樁身結(jié)構(gòu)承載力的前提下，得到的樁周巖土對(duì)樁的抗力（靜阻力）。所以要得到極限承載力，應(yīng)使樁側(cè)和樁端巖土阻力充分發(fā)揮，否則不能得到承載力的極限值，只能得到承載力檢測(cè)值。3/12/202423二、適用范圍與限制條件

⑵檢測(cè)樁身缺陷及位置，判定樁身完整性類(lèi)別。與低應(yīng)變法檢測(cè)的快捷、廉價(jià)相比，高應(yīng)變法檢測(cè)樁身完整性雖然是附帶性的，但由于其激勵(lì)能量和檢測(cè)有效深度大的優(yōu)點(diǎn)，特別在判定樁身水平整合型縫隙、預(yù)制樁接頭等缺陷時(shí)，能夠在查明這些“缺陷”是否影響豎向抗壓承載力的基礎(chǔ)上，合理判定缺陷程度。因此可以作為低應(yīng)變法檢測(cè)這類(lèi)缺陷樁的一種補(bǔ)充驗(yàn)證手段。（JGJ106-2003第3.4.3條）

3/12/202424二、適用范圍與限制條件

⑶用于監(jiān)測(cè)預(yù)制樁打入時(shí)的樁身應(yīng)力和錘擊能量傳遞比，為沉樁工藝參數(shù)及樁長(zhǎng)選擇提供依據(jù)。

高應(yīng)變法檢測(cè)技術(shù)是從打入式預(yù)制樁發(fā)展起來(lái)的，試打樁的打樁監(jiān)控屬于其特有的功能，它能監(jiān)測(cè)預(yù)制樁打入時(shí)的樁身應(yīng)力、錘擊能量的傳遞、樁身完整性的變化，為沉樁工藝參數(shù)及樁長(zhǎng)選擇提供依據(jù)，是靜載試驗(yàn)無(wú)法做到的。

3/12/202425二、適用范圍與限制條件

2、限制條件⑴進(jìn)行灌注樁的單樁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。

高應(yīng)變法檢測(cè)單樁承載力屬于半直接法，它是通過(guò)應(yīng)力波直接測(cè)量得到打樁時(shí)的土阻力，承載力（靜阻力）需要從中提取，同時(shí)還需要建立靜阻力與樁的沉降特征的關(guān)系。需要假設(shè)樁土3/12/202426二、適用范圍與限制條件

力學(xué)模型及其參數(shù)，而模型的建立和參數(shù)的選擇只能是近似的和經(jīng)驗(yàn)性的，是否合理、準(zhǔn)確需要大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累來(lái)不斷完善。灌注樁的截面尺寸和材質(zhì)的非均勻性、施工的隱蔽性（干作業(yè)成孔樁除外）及由此引起的承載力變異性普遍高于打入式預(yù)制樁，混凝土材料應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系的非線(xiàn)性、樁頭加固措施不當(dāng)、傳感器條件差及安裝處混凝土質(zhì)量的不均勻性，導(dǎo)致灌注3/12/202427二、適用范圍與限制條件

樁檢測(cè)采集的波形質(zhì)量低于預(yù)制樁，波形分析中的不確定性和復(fù)雜性又明顯高于預(yù)制樁。與靜載試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，灌注樁高應(yīng)變檢測(cè)判定的承載力誤差也如此。因此，積累灌注樁現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、分析經(jīng)驗(yàn)和相近條件下的可靠對(duì)比驗(yàn)證資料，對(duì)確保檢測(cè)質(zhì)量尤其重要。3/12/202428二、適用范圍與限制條件

⑵對(duì)于大直徑擴(kuò)底樁和Q-s曲線(xiàn)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)。后壓漿樁、夯擴(kuò)樁、支盤(pán)樁也不宜采用高應(yīng)變法。

除嵌入基巖的大直徑樁和純磨擦型大直徑樁外，大直徑灌注樁、擴(kuò)底樁（墩）由于尺寸效應(yīng)，通常其靜載Q-s曲線(xiàn)表現(xiàn)為緩變型，端阻力發(fā)揮所需的位移很大。另外，在土阻力相同條件下，樁身直徑的增加使樁身截面阻抗（或樁的慣性）與直徑成3/12/202429二、適用范圍與限制條件

平方的關(guān)系增加，錘與樁的匹配能力下降。而多數(shù)情況下高應(yīng)變檢測(cè)所用錘的重量有限，很難在樁頂產(chǎn)生較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的作用荷載，達(dá)不到使土阻力充分發(fā)揮所需的位移量。根據(jù)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，能使樁頂產(chǎn)生10mm的動(dòng)位移已很難，這與靜載試驗(yàn)的沉降相比，明顯偏低。

后壓漿樁、夯擴(kuò)樁、支盤(pán)樁由于樁身截面(阻抗)變化與高應(yīng)變法的關(guān)于樁身的假設(shè)差距較大，實(shí)踐中也發(fā)生檢測(cè)結(jié)果和實(shí)際情況相差很大，因此，規(guī)定后壓漿樁、夯擴(kuò)樁、支盤(pán)樁不宜采用高應(yīng)變法。

3/12/202430三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作1、準(zhǔn)備工作⑴收集資料工程地質(zhì)資料、建筑概況、樁位布置圖，施工原始記錄等，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，了解建筑工程特點(diǎn)。⑵受檢樁齡期應(yīng)符合下列規(guī)定：①受檢樁的混凝土齡期達(dá)到28天或預(yù)留同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。②休止時(shí)間：砂土7天，粉土10天，非飽和粘土15天，飽和3/12/202431三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作粘土25天。泥漿護(hù)壁灌注樁宜適當(dāng)延長(zhǎng)。

⑶樁頭處理對(duì)所需檢測(cè)的單樁做好測(cè)前處理，要求樁頂面應(yīng)平整，并與樁軸線(xiàn)垂直。樁頂高度應(yīng)滿(mǎn)足錘擊裝置的要求。對(duì)不能承受錘擊的樁頭應(yīng)加固處理。具體要求如下：①混凝土樁應(yīng)先鑿掉樁頂部的破碎層和軟弱混凝土；②樁頭頂面應(yīng)平整，樁頭中軸線(xiàn)與樁身上部的中軸線(xiàn)應(yīng)重合，3/12/202432三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作且樁頭截面尺寸應(yīng)與樁身截面尺寸相同；③樁頭主筋應(yīng)全部直通至樁頂混凝土保護(hù)層之下，各主筋應(yīng)在同一高度上。④距樁頂1倍樁徑范圍內(nèi)，宜用厚度為35mm的鋼板圍裹或距樁頂1.5倍樁徑范圍內(nèi)設(shè)置箍筋，間距不宜大于100mm。樁頂應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片2～3層，間距60～100mm。⑤樁頭混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜比樁身混凝土提高1～2級(jí)。⑷向建設(shè)方或監(jiān)理方申報(bào)人工地基檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)告知書(shū)。

3/12/202433三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作2、傳感器的安裝⑴傳感器應(yīng)分別對(duì)稱(chēng)安裝在距樁頂不小于2D的樁側(cè)表面處(D為受檢樁的直徑或邊寬)，條件允許時(shí)，應(yīng)盡量往下安裝；對(duì)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。安裝處的材質(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。⑵應(yīng)變傳感器與加速度傳感器的中心應(yīng)位于同一3/12/2024343/12/202435三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作水平線(xiàn)上；同側(cè)的應(yīng)變傳感器與加速度傳感器的水平距離不宜大于80mm（60～80mm）。傳感器的中心軸應(yīng)與樁中心軸保持平行。⑶各傳感器的安裝面材質(zhì)應(yīng)均勻、密實(shí)、平整，并與樁軸線(xiàn)平行，否則應(yīng)采用磨光機(jī)將其磨平。⑷安裝螺栓的鉆孔應(yīng)與樁側(cè)表面垂直，應(yīng)力傳感器3/12/202436三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作的安裝螺栓連線(xiàn)應(yīng)與樁中心軸保持平行并垂直與地平面。⑸安裝完畢后的傳感器應(yīng)緊貼樁身表面，錘擊時(shí)不得產(chǎn)生滑動(dòng)，安裝應(yīng)變式傳感器時(shí)應(yīng)對(duì)初始應(yīng)變值進(jìn)行監(jiān)控。3/12/2024373/12/202438三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作3、錘擊⑴錘擊設(shè)備的要求①錘擊設(shè)備宜具有穩(wěn)固的導(dǎo)向裝置；打樁機(jī)械或類(lèi)似的裝置（導(dǎo)桿式柴油錘除外，因?yàn)閷?dǎo)桿式柴油錘荷載上升時(shí)間過(guò)于緩慢，容易造成速度響應(yīng)信號(hào)失真）都可作為錘擊設(shè)備。②高應(yīng)變檢測(cè)用重錘應(yīng)材質(zhì)均勻、形狀對(duì)稱(chēng)、錘底平整，高徑（寬）比不得小于1，并采用鑄鐵或鑄剛制作。當(dāng)采取自由落錘安裝加速度傳感器的方式實(shí)測(cè)錘擊力時(shí)，重錘應(yīng)整體鑄造，且高徑（寬）比應(yīng)在1.0～1.5范圍內(nèi)。3/12/202439三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作形狀扁平的錘更容易造成錘擊偏心、擊碎樁頭，應(yīng)變式力傳感器器對(duì)錘擊偏心很敏感，可以使某一側(cè)混凝土表現(xiàn)出非線(xiàn)性、塑性變形或開(kāi)裂，使實(shí)測(cè)的力信號(hào)成為垃圾，錘高度的減少本身會(huì)減少力的作用時(shí)間，影響測(cè)試效果。③進(jìn)行高應(yīng)變承載力檢測(cè)時(shí)，錘的重量應(yīng)大于預(yù)估單樁極限載力的1.0～1.5%，混凝土樁的樁徑大于600mm或樁長(zhǎng)大于30m時(shí)取高值。高應(yīng)變檢測(cè)要求既有足夠的能量又有足夠的樁—土相對(duì)位移，足夠的能量是保證足夠位移的必要條件，但不充分。輕錘錘擊3/12/202440三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作樁頂常常出現(xiàn)錘的強(qiáng)烈反彈，顯然能量不可能完全傳遞。即使在樁錘—樁土系統(tǒng)阻抗匹配的條件下，動(dòng)量—沖量的守恒必然使在更短荷載作用時(shí)間內(nèi)以提高沖擊力幅值和速度幅值為代價(jià)，錘擊力增大容易擊碎樁頭、造成樁身應(yīng)力過(guò)大或引起混凝土明顯的非線(xiàn)性；同時(shí)樁身波傳播效應(yīng)更加明顯，樁周土的動(dòng)阻力加劇，這是不愿意看到的現(xiàn)象。規(guī)范規(guī)定的錘重選擇為最低限值。3/12/202441三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作高應(yīng)變動(dòng)力試樁重選擇錘重應(yīng)考慮以下因素：①承載力大小及樁的承載性狀的影響。承載力越大，錘越重；承載力構(gòu)成中端阻力占的比例越大，則要求錘越重。②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。3/12/202442三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作③樁長(zhǎng)的影響。樁越長(zhǎng)，應(yīng)力波在傳播過(guò)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。④巖土彈限的影響。樁側(cè)、樁端土的彈限極限較大。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。

3/12/202443三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作⑤樁墊的影響。樁墊太軟，錘激發(fā)巖土阻力的能力下降，樁墊太硬則達(dá)不到調(diào)整、緩沖樁頂均勻受力，保護(hù)樁頭的目的。因此，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。⑥提倡“重錘低擊”。“輕錘高擊”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“重錘低擊”。實(shí)際應(yīng)用中，自由落錘的常用落錘高度范圍一般為1.2～2.2米。3/12/202444三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作⑵重錘敲擊應(yīng)符合以上規(guī)定：①樁頭頂部應(yīng)設(shè)置樁墊，樁墊可采用10～30mm厚的木板或膠合板等材料。②樁錘重心應(yīng)與樁頂對(duì)中，錘擊裝置架應(yīng)垂直。錘擊裝置垂直、錘擊平穩(wěn)對(duì)中、樁頭加固和加設(shè)樁墊，是為了減小錘擊偏心和避免擊碎樁頭；在距樁頂規(guī)定的距離下的合適部位對(duì)稱(chēng)安裝傳感器，是為了減小錘擊在樁頂產(chǎn)生的應(yīng)力集中和對(duì)偏心進(jìn)行補(bǔ)償。③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。3/12/202445三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作⑶貫入度的規(guī)定①樁的貫入度可采用精密水準(zhǔn)儀等儀器測(cè)定。重錘對(duì)樁沖擊使樁周產(chǎn)生振動(dòng)，在受檢樁附近架設(shè)的基準(zhǔn)梁也將受影響，導(dǎo)致樁的貫入度測(cè)量結(jié)果不可靠。也有采用加速度信號(hào)兩次積分得到的最終位移作為實(shí)測(cè)貫入度，雖然最方便，但可能存在下列問(wèn)題：3/12/202446三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作A）由于信號(hào)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，以柴油錘打長(zhǎng)樁時(shí)為甚。B）速度計(jì)的質(zhì)量?jī)?yōu)劣影響積分精度，零漂大和低頻響應(yīng)差（時(shí)間常數(shù)小）時(shí)極為明顯。所以，對(duì)貫入度測(cè)量精度要求較高時(shí)，采用精密水準(zhǔn)儀等光學(xué)儀器測(cè)定。②承載力檢測(cè)時(shí)宜實(shí)測(cè)樁的貫入度，單擊貫入度宜在2～6mm之間。3/12/202447三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作貫入度的大小與樁尖刺入或樁端壓密塑性變形量相對(duì)應(yīng)，是反映樁側(cè)、樁端土阻力是否充分發(fā)揮的一個(gè)重要信息。貫入度小即通常所說(shuō)“打不動(dòng)”，使檢測(cè)得到的承載力低于極限值。規(guī)范是從保證承載力分析計(jì)算結(jié)果的可靠性出發(fā)，給出的貫入度合適范圍，不能片面理解成在檢測(cè)中應(yīng)減小錘重使單擊貫入度不超過(guò)6㎜。貫入度大且樁身無(wú)缺陷的波形特征是2L/C處樁底反射強(qiáng)烈，其后的土阻力反射或樁的回彈不明顯。貫入度過(guò)大造成的樁周土擾動(dòng)大，高應(yīng)變承載力分析所用的土的力學(xué)模型，對(duì)真實(shí)的樁－土相互作用的模擬接近程度變差。據(jù)國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的3/12/202448三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作一些實(shí)例和國(guó)外的統(tǒng)計(jì)資料；貫入度較大時(shí)，采用常規(guī)的理想彈塑性土阻力模型進(jìn)行實(shí)測(cè)曲線(xiàn)擬合分析，不少情況下預(yù)示的承載力明顯低于靜載試驗(yàn)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)結(jié)果離散性很大。3/12/202449三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作4、檢查采集數(shù)據(jù)質(zhì)量⑴現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)及時(shí)檢查采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量，每根受檢樁記錄的有效錘擊信號(hào)應(yīng)根據(jù)樁頂最大的動(dòng)位移、貫入度以及樁身最大拉、壓應(yīng)力和缺陷程度及其發(fā)展情況綜合確定。高應(yīng)變?cè)囼?yàn)成功的關(guān)鍵是信號(hào)質(zhì)量以及信號(hào)中的信息量是否充分。所以應(yīng)根據(jù)每錘信號(hào)質(zhì)量以及動(dòng)位移、貫入度和大致的土阻力發(fā)揮情況，初步判別采集到的信號(hào)是否滿(mǎn)足檢測(cè)目的的3/12/202450三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作要求。同時(shí)，也要檢查混凝土樁錘擊拉、壓應(yīng)力和缺陷程度大小，以決定是否進(jìn)一步錘擊，以免樁頭或樁身受損。自由落錘錘擊時(shí)，錘的落距應(yīng)由低到高。⑵發(fā)現(xiàn)測(cè)試波形紊亂，應(yīng)分析原因；樁身有明顯缺陷或缺陷程度加劇，應(yīng)停止檢測(cè)。檢測(cè)工作現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，經(jīng)常產(chǎn)生各種不利影響。為確保采集到可靠的數(shù)據(jù)，檢測(cè)人員應(yīng)能正確判斷波形質(zhì)量，熟練地診斷測(cè)量系統(tǒng)的各類(lèi)故障，排除干擾因素。3/12/202451四、分析信號(hào)的選擇與判定1、檢測(cè)承載力時(shí)選取錘擊信號(hào)，宜取錘擊能量較大的擊次。2、理想高應(yīng)變波形信號(hào)特點(diǎn)：①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(xiàn)應(yīng)在速度曲線(xiàn)之上（除非樁身有缺陷），兩曲線(xiàn)間距離隨樁側(cè)土阻力增加而增大，3/12/202452四、分析信號(hào)的選擇與判定其差值等于相應(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。②力和速度曲線(xiàn)的時(shí)程波形終線(xiàn)歸零。③錘擊沒(méi)有嚴(yán)重偏心，對(duì)稱(chēng)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。3/12/202453四、分析信號(hào)的選擇與判定④波形平滑，無(wú)明顯高頻干擾雜波，對(duì)摩擦樁樁底反射明確。⑤有足夠的采樣長(zhǎng)度。保證曲線(xiàn)擬合時(shí)間段長(zhǎng)度不少于5L∕c，并在2L∕c時(shí)刻后延續(xù)時(shí)間不小于20ms。⑥貫入度適中，一般單擊慣入度不宜小于2mm，也不宜大于6mm。3/12/202454四、分析信號(hào)的選擇與判定3、當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，高應(yīng)變錘擊信號(hào)不得作為承載力分析計(jì)算的依據(jù)：①傳感器安裝處混凝土開(kāi)裂或出現(xiàn)嚴(yán)重塑性變形使力曲線(xiàn)最終未歸零；②嚴(yán)重錘擊偏心，兩側(cè)力信號(hào)幅值相差超過(guò)1倍；3/12/202455四、分析信號(hào)的選擇與判定③觸變效應(yīng)的影響，預(yù)制樁在多次錘擊下承載力下降；④四通道測(cè)試數(shù)據(jù)不全?？煽啃盘?hào)是得出正確分析計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)，劣質(zhì)信號(hào)如同垃圾。3/12/202456四、分析信號(hào)的選擇與判定除柴油錘施打的長(zhǎng)樁信號(hào)外，力的時(shí)程曲線(xiàn)應(yīng)最終歸零。對(duì)于混凝土樁，高應(yīng)變測(cè)試信號(hào)質(zhì)量不但受傳感器安裝好壞、錘擊偏心程度和傳感器安裝面處混凝土是否開(kāi)裂的影響，也受混凝土的不均勻性和非線(xiàn)性的影響。這種影響對(duì)應(yīng)變式傳感器測(cè)得的力信號(hào)尤其敏感?；炷恋姆蔷€(xiàn)性一般表現(xiàn)為：隨應(yīng)變的增加，彈性模量減小，并出現(xiàn)塑性變形，使根據(jù)應(yīng)變換算到的力值偏大且力曲線(xiàn)尾部不歸零。規(guī)范所指的錘擊偏心相當(dāng)于兩側(cè)力信號(hào)之一與力平均值之差的絕對(duì)值超過(guò)平均值的33%。通常錘擊偏心很難避免，因此嚴(yán)禁用單側(cè)力信號(hào)代替平均力信號(hào)。3/12/202457四、分析信號(hào)的選擇與判定4、高應(yīng)變實(shí)測(cè)的力和速度信號(hào)第一峰起始比例失調(diào)時(shí)，不得進(jìn)行比例調(diào)整。在多數(shù)情況下，正常施打的預(yù)制樁，力的、和速度信號(hào)第一峰應(yīng)基本成比例。但在以下幾種情況下比失調(diào)屬正常：①樁淺部阻抗變化和土阻力影響。3/12/202458四、分析信號(hào)的選擇與判定②采用應(yīng)變式傳感器測(cè)力時(shí)，測(cè)點(diǎn)處混凝土的非線(xiàn)性造成力值明顯偏高。③錘擊力波上升緩慢或樁很短時(shí)，土阻力波或樁底反射波的影響。除第②種情況減小力值，可避免計(jì)算的承載力過(guò)高外，其他情況的隨意比例調(diào)整均是對(duì)實(shí)測(cè)信號(hào)的歪曲，并產(chǎn)生虛假的結(jié)果。因此，禁止將實(shí)測(cè)力或速度信號(hào)重新標(biāo)定。3/12/202459四、分析信號(hào)的選擇與判定5、承載力分析計(jì)算前，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)參數(shù)。對(duì)實(shí)測(cè)波形進(jìn)行定性檢查：①實(shí)測(cè)曲線(xiàn)特征反映出的樁承載性狀。②觀(guān)察樁身缺陷程度和位置，連續(xù)錘擊時(shí)缺陷的擴(kuò)大或逐步閉合情況。對(duì)波形的直觀(guān)正確判斷是指導(dǎo)計(jì)算分析過(guò)程并最終產(chǎn)生合理結(jié)果的關(guān)鍵。高應(yīng)變分析計(jì)算結(jié)果的可靠性高低取決于動(dòng)測(cè)儀器、分析軟件和人員素質(zhì)三個(gè)要素。3/12/202460樁模型Zi-1

Zi+1

Zi

Li分成

Np

個(gè)近一米均勻的單元。

t=

Li/ci每個(gè)單元，波傳播的時(shí)間一樣，為

t,(.2to.25ms)每個(gè)單元的阻抗為Zi=EiAi/ci

和波速為

ci3/12/202461usRu,sRs彈限,qs靜側(cè)摩阻力模型Ru,n

UN=-Ru,n/Ru,s卸載彈限,qs

csRsRs3/12/202462utRu,tRt彈限,qt樁底靜阻力模型卸載彈限,qtct樁底間隙:tg3/12/202463阻尼力:Rd=Jvv

樁單元的速度,v

Rd =JCaseZv

=JSmith

Ruv3/12/202464五、高應(yīng)變法的波形判讀

t(ms)F(t)1、力傳感器安裝不緊，波形產(chǎn)生自振。

3/12/202465五、高應(yīng)變法的波形判讀2、錘擊引起測(cè)點(diǎn)砼塑性變形，使波形不歸零。

t(ms)F(t)3/12/202466五、高應(yīng)變法的波形判讀3、測(cè)點(diǎn)附近樁身擴(kuò)頸或樁墊過(guò)厚t(ms)F(t)3/12/202467五、高應(yīng)變法的波形判讀4、測(cè)點(diǎn)附近樁身有縮頸。

t(ms)F(t)3/12/202468五、高