高应变、低应变(讲课).

CASE法和CAPWAP法


CASE 法和 CAPWAP 法是目前最常用的两种高应变动 力试桩方法，也是狭义的高应变动力试桩法。 它们的现场测试方法和测试系统完全相同，通过 重锤冲击桩头，产生沿桩身向下传播的应力波和一定 的桩土位移，利用对称安装于桩顶两侧的加速度计和 特制工具式应变计记录冲击波作用下的加速度与应变， 并通过长线电缆传输给桩基动测仪；然后采用不同软 件求得相应承载力和基桩质量完整性指数 .CASE 法由 于分析较为简单，可在现场提交，高应变动力试桩现 场测试示意图结果，因而也称波动方程实时分析法； 而拟合法因要进行大量拟合反演运算，一般只能在室 内进行。
2．云南钢铁厂嵌岩桩建筑工程检测 云南省昆明钢厂二厂区扩建工程钻孔灌注桩，桩长22米、桩 径800mm、砼强度等级C25，本次工程桩试验采用FDP204PDA掌 上动测仪，同时作对比实验的是美国PIT型低应变动测仪，PIT 动测仪设臵参数放大50倍，预设桩长和波速， FDP204PDA采集 时未做桩底放大和幂放大，桩底清晰，波形归零情况良好，与 PIT动测仪的测试结果一致。
利用叠加原理的打桩总阻力估算公式





初始速度曲线第一峰的时刻为 t1，则在 t2＝t1＋2L/C 时刻，桩顶实测的力和速度记录中将包含以下四种影响： 1 ）由土阻力产生的全部上行压缩土阻力波的总和 RT/2 ； 2）由初始的下行压力波经桩底反射产生的上行拉力波， 其大小即为Fd(t1) 但符号为负； 3）由土阻力产生的下行拉力波经桩底反射后以压缩波 的形式上行，并与第 (2）项的上行波同时到达桩顶， 其大小也为 RT/2； 4）全部的上行波在桩顶反射而形成的下行波Fd(t2）。
CASE法


凯司法是美国凯司技术学院 Goble教授等人 经十余年努力，逐步形成的一套以行波理论 为基础的桩动力测量和分析方法。 这个方法从行波理论出发，导出了一套简洁 的分析计算公式并改善了相应的测量仪器， 使之能在打桩现场立即得到关于桩的承载力。 桩身完整性、桩身应力和锤击能量传递等分 析结果其优点是具有很强的实时测量分析功 能。
激振设备：
预制桩打桩机械 自制自由落锤
锤重应大于预估 的单桩极限承载力 的1.0％——1.5％
◆如图采用美国PDI公司 PAL型基桩高应变动测仪 检测桩基，检测结果可 提供基桩的极限承载力 指标和桩身结构完整性 评价。
检测目的: １、判定单桩竖向承 载力是否满足设计要求 ２、检测桩身缺陷及 位置，判定桩身完整性 ３、分析桩侧和桩端 阻力
低应变动测技术



反射波法 机械阻抗法 水电效应法 动力参数法 共振法 球击法
青藏线基桩检测
原理

基桩反射波法检测桩身结构完整性的基本原 理是：通过在桩顶施加激振信号产生应力波， 该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界 面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和 桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波 的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩 的完整性。
激振设备、 传感器、放 大器、信号 采集分析仪。
低应变动测仪器
FDP204(B)掌上动测仪
目前倾向于低应 变法仅能检测桩 身完整性
桩身完整性定义




桩身完整性类别是按缺陷对桩身结构承载力的影 响程度，统一划分为四类的： 一类－－－桩身完整。， 二类－－－桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构 承载力的发挥。 三类－－－桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力 有影响，一般应采用其他方法验证其可用性，或 根据具体情况进行设计复核或补强处理。 四类－－－桩身存在严重缺陷，一般应进行补强 处理。
3．贵州省遵义市万里路某建筑工程检测 贵州省遵义市万里路某建筑工程人工挖孔灌注桩，桩长 11.5米、桩径1200mm、砼强度等级C20，本次工程桩试验 采用FDP204(B)动测仪，下图桩底很清晰，有明显的扩大 头反射，而且波形的归零情况良好。
五 桩基高应变动力检测
高应变动力试桩的基本原理： 用重锤冲击桩顶，使桩土产生足够的相对位 移，以充分激发桩周土阻力和桩端支承力，通过 安装在桩顶以下桩身两侧的力和加速度传感器接 收桩的应力波信号，应用应力波理论分析处理力 和速度时程曲线，从而判定桩的承载力和评价桩 身质量完整性.
一 桩基低应变动力检测
桩基动力检测是指在桩顶施加一个动态力（可 以是瞬态冲击力或稳态激振力）。桩土系统在动态 力的作用下产生动态响应信号（位移、速度、加速 度信号），通过对信号的时域分析、频域分析或传 递函数分析，判断桩身结构的完整性，推断单桩承 载力。 根据作用在桩顶上的动荷载能量能否使桩土之 间发生一定弹性位移或塑性位移，把动力测桩分为 低应变、高应变两种方法。低应变作用在桩顶上的 动荷载远小于桩的使用荷载，能量小，只能使桩土 产生弹性变形。
已有的方法






1、打桩公式法，用于预制桩施工时的同步测试，采用刚体碰撞过程中的动 量与能量守恒原理，打桩公式法以工程新闻公式和海利打桩公式最为流行； 2．锤击贯人法，简称锤贯法，曾在我国许多地方得到应用，仿照静载荷试 验法获得动态打击力与相应沉降之间的曲线，通过动静对比系数计算静承 载力，也有人采用波动方程法和经验公式法计算承载力； 3 ． Smith 波动方程法，设桩为一维弹性杆，桩土问符合牛顿粘性体和理想 弹塑性体模型，将锤、冲击块、锤垫、桩垫、桩等离散化为一系列单元， 编程求解离散系统的差分方程组，得到打桩反应曲线，根据实测贯人度， 考虑土的吸着系数，求得桩的极限承载力； 4．波动方程半经验解析解法，也称CASE法，将桩假定为一维弹性杆件，土 体静阻力不随时间变化，动阻力仅集中在桩尖。根据应力波理论，同时分 析桩身完整性和桩土系统承载力； 5 ．波动方程拟合法，即 CAPWAP 法，其模型较为复杂，只能编程计算，是 目前广泛应用的一种较合理的方法； 6 ．静动法，也称伪静力法，其意义在于延长冲击力作用时间（ 100ms）使 之更接近于静载荷试验状态。
检测实例
ห้องสมุดไป่ตู้
1. 湖南省长沙市黄兴路步行街人工挖孔桩无损检测 湖南省长沙市黄兴路步行街人工挖孔扩底灌注桩，桩长7米 、桩径1.2米，混凝土设计强度C30。采用FDP204PDA一体化掌 上动测仪。从检测波形来看，在5.9米左右出现明显的扩颈， 属工程设计的扩底位臵。对应地质资料及人工挖空出露的岩层 来看，已经到中风化岩层。经工程质量监督站证明，检测结果 符合工程实际情况。