高应变资料整理

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基本概念:
1、波动—任何连续介质内质点的振动都会向四周传播扩散,波动
就是这种局部振动向四周的传播过程。

介质必须是连续的,波动中的质点仅在它们各自的平衡位置附近振动,并没有随振动的传播而流动。

2、弹性波—波在各种形态的连续介质中都可以生成。

如果介质的
应力应变始终处于其材料弹性范围内的波动,被称为弹性波。

就可以应用弹性力学来进行描述。

3、应力波声波
在固体中传播的弹性波称为应力波;在流体中传播的弹性波称为声波。

体波和面波
体波:就是能够在弹性介质内部任何部位传播。

体波有纵波(P波)和横波(S波)两种。

面波:只能沿弹性介质的表面进行传播。

面波主要有Rayleigh波(R 波)和Love波两种。

纵波(P波):是指质点的振动方向与波动的传播方向相一致。

纵波是一种伸缩运动,纵波的外形特征是具有“疏松”和“稠密”的区域,也称为疏密波。

横波(S波):是指质点的振动方向与波动的传播方向相垂直。

横波的外形特征是具有凸起的波峰和凹下的波谷。

波动的几个基本参数
波长:沿着波的传播方向,应力波在一个波动周期内所传播的距离;(=CT=C/f)。

在纵波中波长是指相邻两个密部或疏部之间的距离。

周期:完成一次完整波动所花的时间;
频率:在1秒种内完成完整波动的个数。

波的基本描述:
(1)运动的参数:包括加速度a、速度v和位移U。

三者之间存在微积分的关系,可以相互换算:
v = du/dt = ∫adt
a = dv/dt = d²U/dt²
U =∫vdt
(2)波速与质点振动的速度的区别
质点运动速度(v):是指单位时间里质点在其平衡点附近运动时的位移变化量。

或:质点在其平衡点附近往复运动的速度。

一般来说,只要变形没有超过材料的弹性限度,质点将不可能脱离介质,而只能其平衡点来回摆动运动。

波传播速度(C):应力波沿桩身传播的运动速度。

应力波的波前会跨越一系列质点,不断向前传播。

表现在高应变实测曲线中,如图2.2所示。

波速:C=2L/T
质点运动速度:v对应与v Z曲线上的值v=V/Z,表示t时刻的质点运动状态。

(3)冲击脉冲(应力波)的时间域特征
冲击脉冲是一种外力作用,这种应力波的特点是:非对称的,短暂的。

峰值(Pmax):脉冲的最大幅值
脉冲时间宽度(T): 整个冲击脉冲的持续时间。

波长(λ):也就是脉冲在介质中的传播的长度。

如果波的传播速度为c,则:λ= cT = c/f Pmax 频率(f): 冲击脉冲的持续时间T的倒数: f = 1/T
(4)变形的参数
包括应变ε、应力σ和力F(即一定范围内应力的总和)
在弹性范围内,材料中的应变ε和应力σ的关系取决于材料的弹性模量E:σ = Eε
一定面积A范围内的作用力F,严格来说应该在其面积内,对应力进行积分计算而得到。

对于均匀的应力场或者已知其平均应力值,则可以直接计算: F = EAε
(4) 应力波的特性应力波具有反射、透射、散射、叠加、弥散(衰减)等特性。

①.反射、透射:当波传播到两种介质的阻抗变化分界面时,一部
分从界面返回,形成反射波;另一部分进入到另一种介质,形成透射(折射)波。

②.波的叠加原理
i. 两列波相遇后,仍然保持他们各自的特性(频率、波长、振幅、震动方向等)不变,并按照原来的方向继续前进,好象没有遇到过其它波一样。

ii. 在相遇区域内,任一点的振动为两列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和。

(5)波阻抗(Z)
应力波沿弹性杆件向下传播,在其波前到达的截面处,会引起该截面上质点的运动,并在该截面产生作用力。

①.波阻抗的定义:桩身截面所受内力增量与质点运动速度增量之比。

即:Z=dF/dv=A·dσ/dv= A·Edε/dv =EA/C C =dv/d ②. 其物理意义是:质点运动速度变化一个单位速度(1m/s)所需的力。

③. 波阻抗Z仅与材料本身有关,大小由材料本身性质所决定。

④. 波阻抗的计算方法Z=EA/C=ρC²A/C=²AC=( r /g )AC
其中:E=ρC²ρ=r/g
式中:
Z----桩身材料波阻抗,kN s/m。

E----桩身材料弹性摸量,kPa。

C----波速,m/s。

A----桩身截面面积,m2。

ρ----桩身材料质量密度,kg/m3。

r ----桩身材料重度,kN/m3。

g----重力加速度,m/s2。

不同桩型典型桩身材料重度如表1.2所示。

表1.2 典型桩身材料重度/密度
应力波理论的应用条件
1 桩为一维线弹性细长杆件
一般认为,对于我们高应变检测,所谓细长杆件是指符合L/D≥5的要求。

(L为杆件长度,D为杆件的截面直径。

)。

(1)这样才能采用一维波动理论
(2)这样截面为平面的假定才能成立
2 杆件的截面直径不得大于应力波的波长(λ)
根据研究,与截面直接相比,波长必须足够大,λ/D≥5,在这种情况下,横向运动所产生的惯性力对纵向运动的效应才可以忽略不计。

举例:高应变冲击力脉冲时间宽度T=3ms,应力波传播的速度为4000m/s,则波长λ= 12米。

一般情况下是能够满足这个条件的。

3 杆件的长度必须大于应力波的波长
这样应力波才能在杆件中展开传播,才具有波动特性,否则杆件的运动就是刚体运动了。

举例:阻抗为2500kN.s/m的桩,在5000kN的锤击力作用下,在桩身中产生的质点运动速度是多少?(不考虑能量损失)
计算:由于F↓= Zv↓
v↓= F↓/ Z = 5000/2500 = 2 m/s
一维波动方程的基本假定:
1、桩身为一维线弹性杆件,即满足虎克定律;
2、桩身材料均匀、截面恒定,即截面积A、弹性模量E、质量密度ρ为定值;
3、杆件变形时横截面保持平面,且彼此平行;
4、杆件横截面上应力分布均匀;
5、不考虑桩身材料的内阻尼及桩周土体对沿桩身传播的应力波的影响。

公式:
阻抗:Z =EA /c= ρc A
弹性模量:E=p c²
下行波:F d=Z·v d
在下行波作用下中,杆件截面受力与该截面上被激发起的质点运动的速度有关,两者始终成正比例。

上行波:F u =-Z·v u
在上行波作用下中,杆件截面受力与该截面上被激发起的质点运动的速度有关,两者始终成反比例。

要点:
(1)明确应力波的运动方向,是上行(与锤击力方向相反或与X轴反向)的,
还是下行的(与锤击力方向相同或与X轴同向),在应用公式的时候,一定要对号入座。

(2)这里的力和速度之间是有因果关系的。

是该作用力在传播经过某个截面时,在该截面上引起的质点的运动速度。

如有几个力同时作用,应该分别计算各自力产生的各自速度大小,再将这几个速度进行矢量叠加计算。

在一般情况下任一截面上质点运动速度或力都是上行波与下行波叠加的结果
v u =1/2(v -F/z)
v d=1/2(v +F/z)
F u =1/2(F-v·z)
F d =1/2(F+v·z)
桩身阻抗变化:
F1,u=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)F1,d+ 2Z1/(Z2+Z1)F2,u
F2,d=2Z2/(Z2+Z1)F1,d +(Z1-Z2)/(Z2+Z1)F2,u
v 1,u=(Z1-Z2)/(Z2+Z1)v 1,d+ 2Z2/(Z2+Z1)v 2,u
v 2,d=2Z1/(Z2+Z1)v 1,d +(Z2-Z1)/(Z2+Z1)v 2,u
解读为
F1,u=F1,d的反射波+F2,u的透射波
F2,d=F1,d的透射波+F2,u的反射波
V1,u=v1,d的反射波+v2,u的透射波
V2,d=v1,d的透射波+v2,u的反射波
当F2,u=0,v2,u=0时,
F1,u=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)F1,d
F2,d=2Z2/(Z2+Z1)F1,d
v 1,u=(Z1-Z2)/(Z2+Z1)v 1,d
v 2,d=2Z1/(Z2+Z1)v 1,d
例1:某工程桩采用Φ850的钻孔灌注桩,混凝土强度为水下C30,桩身应力波传播速度C=3600m/s,桩身材料密度ρ=2.45t/m3,灌注混凝土前进行孔径检测,检测结果为6m以上孔径为Φ1090、6~10m孔径为Φ860、10m以下为Φ1000,在t时刻下行压力波(脉宽为3ms、幅值为5000kN的矩形波)的前沿到达6m处,在忽略桩侧土阻力的情况下,求在t+0.5ms时两个界面处的上、下行波及质点运动速度。

解:1)下行波从6m传播至10m需要(10m-6m)/3600m/s=1.11ms,t+0.5ms时下行波未传播至10m处,因此10m处的上、下行波及质点运动速度均为零。

2)在t+0.5ms时,下行波前沿通过6m界面但并未全部通过,此时在界面处发生反射,在Z1处产生上行波、Z2处产生下行波。

Z1=ρ1*c1*A1=2.45*3600*3.14*1.092/4=8230(kN·s/m)
Z2=5123 (kN·s/m) Z3=6927 (kN·s/m)
F1,u=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)F1,d
=[(5123-8230)/(8230+5123)]*5000=-1163(kN)
F2,d=2Z2/(Z2+Z1)F1,d=[2*5123/(8230+5123)]*5000=3836(kN) F2,u= 0
v 1,u= -F1,u /Z1=-(-1163)/8230=0.14(m/s)
v 1,d= F1,d /Z1=5000/8230=0.61(m/s)
v 1= v 1,u+ v 1,d=0.14+0.61=0.75(m/s)
v 2,u= -F1,u /Z1=0
v 2,d= F2,d /Z2=3836/5123=0.75(m/s)
v 2=0.75(m/s)
例2:就例1的情况我们看看在t+1.5ms时,两个界面处的上、下行波及质点运动速度。

解:1)由例1的解可知,t+1.5ms时在Z1的矩形下行波传播至10m以下,在10m处产生透射与反射且上行波未到达6m处。

2)由于脉宽为3ms,z1的下行波还未全部通过6m处,且10m处产生的上行波还未到达6m处,在6m处的上、下行波及质点运动速度与例1的解相同。

3)10m界面处F2,d=3836(kN)
F2,u=(Z3-Z2)/(Z2+Z3)F2,d
=[(6927-5123)/(5123+6927)]*3836=574(kN)
F3,d=2Z3/(Z2+Z1)F2,d=[2*6927/(5123+6927)]*3836=4410(kN) F3,u= 0
v 2,u= -F2,u /Z2=-574/5123=-0.11(m/s)
v 2,d= F2,d /Z2=3836/5123=0.75(m/s)
v2= v 2,u+ v 2,d=-0.11+0.75=0.64(m/s)
v 3,u= -F3,u /Z3=0
v 3,d= F3,d /Z3=4410/6927=0.764(m/s)
v 3=0.64(m/s)
例3:就例1的情况我们看看在t+2.5ms时,两个界面处的上、下行波及质点运动速度。

解:1)由例1的解可知,t+2.5ms时在Z1的矩形下行波传播至10m以下,在10m处产生透射与反射且上行波已到达6m处。

2)由于脉宽为3ms,z1的下行波还未全部通过6m处,且10m处产生的上行波还已到达6m处,在6m处的上、下行波及质点运动速度除了例1的解外还要加上10m处产生的上行波在6m处的作用。

3)10m界面处的上、下行波及质点运动速度与例2的解相同。

当桩端自由时,Z2=0,且F2,u=0、v2,u=0,则:
F1,u= -F1,d F = F1,+F1,d= 0
v 1,u=v 1,d v=v 1,u+v 1,d=2 v 1,d
上两式表示力波达到自由端后,将产生一个符号相反、幅值相同的反射波,即下行波为压力波时上行波为拉力波、反之亦然。

上、下行波
叠加后自由端合力为零。

速度波达到自由端后,将产生一个符号相同、幅值相同的反射波,叠加后自由端质点运动速度增加一倍。

当桩端为固定端时,z2→∞且F2,u=0、v2,u=0,则:
F1,u= F1,d F = F1,+F1,d= 2 F1,d
v 1,u= -v 1,d v=v 1,u+v 1,d=0
上两式表示力波达到固定端后,将产生一个符号相同、幅值相同的反射波,即下行波为压力波时上行波亦为压力波、下行波为拉力波时上行波亦为拉力波。

上、下行波叠加后固定端合力增加一倍。

速度波达到固定端后,将产生一个符号相反、幅值相同的反射波,叠加后固定端质点运动速度为零。

土阻力:
F1,u= F2,u +R x/ 2 (1)
F2,d=F1,d -R x / 2 (2)
上两式表示,下行入射波通过界面x时,将在界面处分别产生幅值各为Rx/2的向上压力波和向下拉力波,见图1-4-1。

即t=x/c时刻Rx被
激发,Rx/2的压力波于2x/c时刻反射至桩顶,它将使在桩顶测得的力曲线上升Rx/2,同时使质点运动速度乘阻抗(VZ)曲线下降Rx/2。

这样反映在力及速度乘阻抗曲线上,Rx使二曲线分开,间距为Rx。

例4、某工程采用桩径为500的PHC管桩、桩长25m,传感器安装在桩顶下1m处,在桩顶下13m处作用一土阻力(500kN),在桩顶上作用一幅值为2000kN、脉宽为3ms的矩形压力波,请问当传感器接收到土阻力时传感器测到的力与速度值。

如果如果土阻力位于桩顶下3m又如何?(波速取4000m/s,z=2000kN·s/m)
解:1)土阻力传到传感器的时刻t=(13m-1m)*2/4000m/s=6ms,此时矩形压力波已经全部经过传感器,传感器仅接收到由土阻力激发所引起的上行压力波Fu=250kN,
质点运动速度:
V=Vu=-250/2000=-0.125m/s(ZV=-250kN)。

2)当土阻力位于桩顶下3m时:土阻力传到传感器的时刻
t=(3m-1m)*2/4000m/s=1ms,
此时矩形脉冲还未全部经过传感器,传感器接收到由土阻力激发所引起的上行压力波为250kN及下行压力波2000kN,合计2250kN,
质点运动速度:
V=Vd+Vu=2000/2000+(-250/2000)=0.975m/s(ZV=1750kN)。

由于x是完全任意的,于是可以得出如下结论:在桩顶测得力和速度
时程曲线的2x/c(x<L)时刻,力曲线与速度乘阻抗曲线的差代表了应力波从桩顶下行至x深度的过程中所受到的所有桩侧土阻力之和,即:R x=F(t1 +2x/ c )-Z·V( t1+2x/ c )
下图中Rx代表锤击时测量到桩顶下x深度内的桩侧土阻力。

Rx越大则x 深度以上的桩侧土阻力就越大。

例5:某工程采用JZHb-345-121212B,混凝土强度为C45,桩身材料密度为2.45t/m3、应力波传播速度为3700m/s,实测曲线如图1-4-2。

F(t1+2x/c)=1384(kN)、V(t1+2x/c)=-0.194(m/s),求t1+2x/c处的土阻力。

解:Z=2.45*3700*0.45*0.45=1836(kN·s/m)
R x=F(t1 +2x/ c )-Z·V( t1+2x/ c )
=1384-1836·(-0.194 )=1740 (kN)
注意!这里所说的土阻力包括动阻力和静阻力
桩端土阻力:
在t=t1+L/c下行波Fd,toe到达桩端,激发桩端阻力(Rtoe)并产生上
行波Fu,toe(图1-4-3),由力平衡条件得:
R toe=F d,toe+F u,toe
F d,toe= F d(t1)- R L/2
F u,toe= F u(t1+2L/c)-R L/2
R toe=F d(t1)+(t1+2L/c)-R L
R L为桩侧阻力的总和
桩身完整性
定义桩身完整性指数β=z2/z1
β=[F d (t1)-R x+F u(t1+2x/c)]/[F d (t1)-F u(t1+2x/c)]

β={[F(t1)+Z·v (t1)]-2R x+[F (t1+2x/c)-Z·v (t1+2x/c)]}/ {[F (t1)+Z·v (t1)]- [F (t1+2x/c)-Z·v (t1+2x/c)]}
例6:某工程桩高应变检测曲线如下:其中t1=26.5ms t2=49.88ms
tx=30.83ms,Vx=1.56m/s F(tx)=438kN Rx=100kN,判断其桩身完整性。

解:
C=49.1*2/(49.88-26.5)*1000=4200(m/s)
Z=ρ·C·A=1848(kN·s/m)
β={[F(t1)+Z·v (t1)]-2R x+[F (t1+2x/c)-Z·v (t1+2x/c)]}/ {[F
(t1)+Z·v (t1)]- [F (t1+2x/c)-Z·v (t1+2x/c)]}
β=[(6473+1848*3.43)-2*100+(438-1848*1.56)]
/[(6472+1848*3.43)-(438-1848*1.56)]=0.68
X=(30.83-26.5)*4200/2/1000=9.1(m)
距桩顶的距离:9.1+0.9=10(m)
结合传感器安装位置及配桩情况,可以确定第一、第二节桩之间明显缺陷。

凯斯法
凯斯法的基本假设
1、桩身为阻抗恒定(即:截面A、质量密度ρ和弹性模量E都是常量)的线弹性杆件,本构关系满足虎克定律,且无缺陷;
2、应力波沿桩身传播时,除了土阻力的影响外,再也没有其他因素造成能量耗散和波形畸变;
2、土阻力模型采用刚-塑性模型,即土体对桩的静阻力大小与桩土之间的位移大小无关,而仅与桩土之间是否存在相对位移有关。

具体地讲:应力波一旦达到,此时静阻力立即达到极限静阻力,且随位移增加不再改变
4、动阻力全部集中在桩端,且与桩端速度成正比
阻尼系数法
R S=(1-Jc)/2[F(t1)+Z·v(t1)]+(1+Jc)/2[F(t1+2L/c)-Z·v (t1+2L/c)]
R S——由CASE法判定的单桩竖向抗压承载力
Jc—CASE阻尼系数
打桩时桩身最大压应力、最大拉应力测量
一般情况下,可以认为桩身的最大压应力就等于传感器所直接测得的最大压力除以桩身面积。

最大压应力出现在桩顶,可用下式计算。

σP =Fmax/A
σP—最大桩身锤击压应力(kPa)
Fmax—力传感器测到的最大锤击力(kN)
打桩过程中突然出现贯入度骤减或巨锤,最大压应力不一定出现在桩顶,而是接近桩端的部位,当桩侧阻力很小,桩端牢固地支承于坚固岩石上时,最大压应力值约为传感器测得最大应力值得2倍。

桩端锤击压应力:
σP=(F d,toe+F u,toe)/A=(R TL-R L)/A
例7:
σP =Fmax/A=156(MPa)
σP=(F d,toe+F u,toe)/A=(R TL-R L)/A=219(MPa)
锤击拉应力出现的原因
桩身锤击拉应力是混凝土预制桩施打控制的一个重要指标。

在深厚软土地区,打桩时侧阻力和端阻力较小,桩底反射回来的上行拉力波的头部(拉应力幅值最大)与下行传播的锤击压力波尾部迭加,在桩身某一部位产生净的拉应力。

当拉应力强度超过混凝土抗拉强度时,会引起桩身拉裂,拉裂部位一般发生在桩的中上部。

桩身拉力:
CTN=F u(t1+2L/c)+F d[t1+(2L-2x)/c]
=1/2[F(t1+2L/c)-Z·v(t1+2L/c)+F(t1+(2L-2x))/c+Z·v (t1+(2L-2x))/c)]
x—传感器安装点至计算点的距离CTN<0即为拉力
例8:PHC AB800 110 46
例9:
例10:
实测曲线拟合法:
桩模型:
1、将桩划分为NP个单元(左图),单元内部无阻抗的变化(可以有
阻尼),而单元之间可以有阻抗的变化,以模拟桩身阻抗的变化。

单元的长度按应力波通过单元的时间相等的原则划分,一般采用1m左右;只有那些由不同材料组成的桩,才会因满足等时原则而导致不同的分段长度。

土单元数NS可以与桩单元数NP 不同。

2、桩的模型中还包括接头和裂隙的模拟――松动模型(左
图)。


桩侧静阻力模型桩端静阻力模型:
CAPWAP各拟合参数的建议值
拟合质量的评估
拟合质量系数(MQ)是利用计算的和实测的桩顶变量之间的相对差的绝对值之和来加以评估的:
MQ=∑∣f jc-f jm∣/F m
f jc,f jm—分别是j时刻的桩顶的计算变量和实测变量
F m—实测的最大桩顶力
除了用MQ来进行拟合程度的评价外,常常还要用计算的锤击数和实测的锤击数进行计算结果合理性校合,计算的惯入击数为:
BCT q=1/(U tm-q av)
q av=∑(q i·R ui)/∑R ui
BCT q—计算贯入度
U tm—最大的桩端计算力
Q i,R ui—是分段的弹限和分段的极限静阻力值;好的拟合结果应该是具有小的MQ及计算锤击数与现场实测的锤击数相符合的特征,同时土阻力参数应在合理的范围内。

第一个时段:从锤击的起跳点开始延伸一个2L/c时段,这个时段一般表明了桩侧摩阻力分布情况。

第二个时段:从峰值后2L/c的时刻开始,持续到一个和上升时间加上3ms相等的时段,它通常对于正确确定端承阻力的参数和总阻力都很重要。

第三个时段:起始点与第二时段相同,持续时间比第二时段长2ms,在此期间,正确的总的静土阻力表现最清楚。

第四个时段:以第二个时段结束时刻为起始点持续20ms的时段,在这个时段中,土的卸载性状影响最大
总的拟合系数反映了四个时段的拟合质量,由于第二和第三时段重叠较大部分,MQ计算时在2L/c时刻以后的一段时间比其它时间段有了两倍的加权,因此,总的静土阻力大小比其他土阻力参数对MQ具有更大的影响。

曲线拟合标准
根据规范,曲线拟合标准有:
(1). 采用的力学模型应能反映实际性状;
(2).拟合使用的土参数应在岩土工程的合理范围内,选用的土的最大弹性形变量不的超过响应桩单元的最大位移量。

(3). 拟合曲线长度在t1+2L/C 时刻后的延续时间不应少于20ms,当用柴油锤打桩时,曲线拟合长度应适当增加;拟合结束时,土阻力响应区的计算曲线必须与实测曲线吻合,其它拟合区域应基本吻合;拟合完成时的拟合系数,混凝土预制桩和钢桩不宜大于3 ,钻孔灌注桩不宜大于5 。

(4). 由拟合分析得出的贯入度计算值应与同一锤击所对应的实测最终贯入度基本一致。

基本输出结果
(1). 总承载力、桩侧土阻力、桩尖土阻力。

(2). 桩侧土阻力分布。

(3). 锤击压应力、拉应力、传递能量沿桩身分布。

(4). 模拟静载荷试验的P~S曲线。

(5). 曲线拟合曲线。

主要参数对拟合效果的影响
1、静阻力:静阻力的增减直接影响计算力曲线的升降,静阻力增
加引起计算力曲线上升,静阻力下降则引起力曲线下降。

桩侧桩端静阻力增加20%
桩侧桩端静阻力减小20%
总阻力不变,桩端阻力增加20% 总阻力不变,桩端阻力减小20%
2、桩侧弹限(QSkn):其值不能为零,即不能出现理想的塑性状态。

他们不能超过桩的最大位移,否则会导致阻力激发的不充分。

大的桩侧弹限会使土阻力的停留时间较长,其计算得到的力曲线后面部分会较高。

QSkn减小时,会引起计算的力曲线前部偏高、后部则会相对降低。

桩侧弹限减小50%
3、桩端弹限(QToe):其值不能为零,并且不超过最大的桩端位移减去桩端土隙,其作用和桩侧弹限相同。

此外,在很高的端承力时,大的桩端弹限允许在2L/c时刻出现很大的拉力波,除非桩是被打入岩石中,QToe通常都大于QSkn。

桩端弹限减小50%
桩侧、桩端弹限均减小50%
4、桩侧的卸载弹限比(CSkn):该系数用来计算桩侧卸载弹限,桩侧卸载弹限=CSkn*QSkn。

小的CSkn会使桩侧土单元卸载速度加快,
自然会使计算力曲线的后方提前下降,与桩侧阻力的卸载比、桩端的卸载弹限比相比,它引起的下降区间稍前,且下降形态上亦略有区别。

5、桩端的卸载弹限比(CToe):该系数用来计算桩端卸载弹限,桩端卸载弹限=CToe*QToe。

其影响与桩侧的卸载弹限比相仿,但下降起始点与结束部位略微靠后。

6、桩侧阻力的卸载比(UNld):它用于计算在回弹或卸载过程中极限负阻力的系数,极限负阻力=-UNld*极限正阻力。

UNld的减小意味着卸载后的反弹阻力或负摩阻力的减小,因此往往导致计算力曲线的尾部上升。

桩侧阻力卸载比由0增加至1
7、土阻尼:土阻尼的作用与静阻力的作用相仿,与静阻力相比,其作用时间相对要短很多。

降低阻尼使土单元的动阻力减小,计算力曲
线偏低,过分低的土阻尼会使计算力曲线出现轻微的低频振荡,过高的土阻尼则会使曲线出现高频振荡。

8、土塞:土塞的作用表现为自身的惯性力,初试阶段当桩端速度增加时会推动土塞产生一个向下的加速度,形成向上的阻力使计算力曲线在2L/c靠前处升高,而在2L/c后移一点点,桩端速度峰值已过,土塞会反而形成一向下的拉力使计算力曲线下降,局部顺时针扭曲现象会随着土塞重量的增加而增加。

9、土隙:土隙会延缓桩端阻力作用的充分发挥,因此减小土隙会使2L/c前一小段计算力曲线偏高,2L/c时刻后局部计算力曲线降低。

10、辐射阻尼:辐射阻尼的引入,将会使部分能量消耗在土体的振动之中,减小了有效相对位移的速度,从而产生较少的激发阻力,使计算力曲线下降(将总土阻力中分出一部分考虑为能耗)。

桩侧辐射阻尼系数增加一倍
11、平均波速:平均波速的增加不仅会使计算的桩底反射的时间提前,而且会显著地提高0~2L/c段前端的计算力曲线,降低0~2L/c段后部的计算力曲线。

12、总土阻力:总阻力的增加,无疑会使整个计算力曲线特别是2L/c 以前的部分增加;如果保持总土阻力不变,而降低桩端土的静阻力则会使计算力曲线前部升高、后部下降。

桩侧桩端阻尼增加20%
桩侧桩端阻尼减小20%
现场锤击的好坏至关重要
(1)严重的锤击偏心
1)要求:
A.锤的对称性:中心轴对称;
B.吊起后平稳:锤的几何中心线(上截面中心与下截面中心连线)与重心线重合;吊点与锤的几何中心线重合;对组合锤,四个角紧固螺栓的螺帽不能松动(A 高频B几何中心线与重心线不重合)。

C.锤的几何中心线与试验桩的中心线重合。

a.是垂直的;
b.击点在桩的中心。

D.锤的底面与桩面都要水平、平整
2)典型的因严重锤击偏心造成的问题曲线
图1 峰值不等
图2 曲线畸变、峰值偏移
图3 曲线严重畸变
图4 曲线畸变。

桩身假缺陷
图5 峰值不等
图6尾部不归零(2)传感器的安装
(3)传感器电缆线的问题
图7 电缆接触或屏蔽不好
例11上海某工程,桩规格为PHC-400(80)-1213B,桩侧土层依次为粉质粘土、淤泥质粉质粘土、
淤泥质粘土、粉质粘土、粉质粘土、砂质粉土、桩端持力层为砂质粉土;采用自由锤进行高
应变动测,曲线如下:
高应变动测试验中需注意的几个问题
高度重视所采集的原始信息的质量
高应变动测试验所有计算分析的基本依据就是所采集的原始信息。

原始信息不可靠,则以后一切计算结果都是不可靠的。

保证原始信息的质量,就是整个动测试验得以圆满成功的基础。

原始信息的质量保证主要依据以下两条:
①. 所采集的原始信息是正常的;
②. 满足试验要求。

如试验做到极限;或承载力保证值大于设计荷载的 2 倍等。

如果现场随便采集一击信息,在桩身材料和桩周土都没有破坏的情况下,所计算承载力不满足要求,则整个试验是失败的。

高应变动测所得承载力评价
(1). 如前所述,高应变动测所得承载力是地基土对桩的支承力。

(2). 打入桩在初打时测试,所得承载力是打入时的单桩承载力,低于单桩极限承载力。

(3). 为了获得单桩极限承载力,打入桩必须在其桩周土体恢复后进行复打测试,并得到足够的休止时间。

打入桩复打测试及钻孔灌注桩测试的承载力可为单桩极限承载力。

(4). 只有当(3)中打入桩复打测试及钻孔灌注桩测试,桩身贯入度大于2mm/击时,计算的承载力才为单桩极限承载力。

如果桩身贯入度大小2mm/击,一般可称为承载力的保证值。

GRLGRL激土阻力发的
动静对比的条件
(1). 动测试验满足以上(3)、(4)条要求,为地基土对桩的极限支承力。

(2). 静载荷试验做到地基土破坏。

(3). 在进行动测试验和静载荷试验时,土的恢复休止时间差不多。

(4). 所比较的是同一根桩。

只有满足了以上4个条件的动测试验和静载荷试验结果才具有可比性。

高应变动测试验的局限性
1 所应用的桩-土力学模型与实际工程中的力学性质的差异
2 当单桩承载力由桩身结构强度控制时,高应变试验无法定量检测桩身结构承载力,无法判断桩身承载力
3 高应变试验中,桩-土之间的相对位移无法达到静载荷试验的位移量,导致土阻力发挥存在差别,通常试验承载力要低于静载荷试验结果。

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