《高應(yīng)變講義》ppt課件

1、培 訓(xùn) 內(nèi) 容,PDA基樁高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)及曲線擬合基樁無(wú)損試驗(yàn)技術(shù)全面解決方案,PDA基樁高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)技術(shù),韓 亮歐美大地儀器設(shè)備有限公司 部門經(jīng)理巖泰高新技術(shù)顧問(wèn)有限公司 總經(jīng)理,提綱,高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)解釋及計(jì)算 CASE法 CAPWAP法實(shí)例分析,基礎(chǔ)知識(shí),基本概念樁的基礎(chǔ)知識(shí)基本試驗(yàn)過(guò)程,樁基類型,鋼樁 H型 鋼管樁 (端部開(kāi)口或

2、閉口) 混凝土樁 ( 預(yù)應(yīng)力或常規(guī)的鋼筋混凝土樁 ) 木樁 復(fù)合樁 沿樁長(zhǎng)均勻材質(zhì) (充填混凝土管樁) 沿樁長(zhǎng)不均勻材質(zhì) 鉆孔樁和螺旋鉆孔樁,基本概念,應(yīng)力波概念及基礎(chǔ)知識(shí) 應(yīng)力波振動(dòng)與波動(dòng)反射波波阻抗反射系數(shù)自由端和固定端反射波■ 基本假定：一維、彈性、連續(xù)、桿,應(yīng)力波概念和基礎(chǔ)知識(shí),一均勻彈性直桿的一端（如左端）受到錘擊作用，使直桿左邊質(zhì)點(diǎn)向右，直桿最左邊一層產(chǎn)生壓縮彈性力阻攔從左邊跑來(lái)的

3、質(zhì)點(diǎn)，并給予跟最左邊一層相鄰的右邊質(zhì)點(diǎn)以朝左的速度。因此變形將在最左邊的一層中消失，而在緊挨著的右邊一層中產(chǎn)生，這樣桿最左端受到的擾動(dòng)就由近及遠(yuǎn)向右邊傳播過(guò)去。這種擾動(dòng)傳播現(xiàn)象稱為應(yīng)力波。擾動(dòng)引起介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與應(yīng)力波的傳播方向一致，稱為縱波---壓縮擾動(dòng)和拉伸擾動(dòng)。介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與應(yīng)力波的傳播方向垂直，稱為橫波---剪切擾動(dòng)。介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)縱向運(yùn)動(dòng)和橫向運(yùn)動(dòng)耦合起來(lái)的應(yīng)力波---表面波。,波動(dòng)與振動(dòng),在波動(dòng)過(guò)程中，沿波傳播方向，后

4、一被擾動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相位總是滯后于相鄰的前一個(gè)被擾動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，這是波動(dòng)的一個(gè)重要特征。如果介質(zhì)所有質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)相位都相同，則為全部質(zhì)點(diǎn)作整體的振動(dòng)，而不是波動(dòng)。波動(dòng)過(guò)程中介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都只在各自平衡位置附近作振動(dòng)，它們并不隨波動(dòng)過(guò)程傳到遠(yuǎn)處，被傳播的只是擾動(dòng)狀態(tài)，而不是振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)。因此波動(dòng)與振動(dòng)密切相關(guān)，但兩者是兩種不同物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式，不可混為一談,反射波,波阻抗 Z=ρAC=EA/C其中：A橫截面積 ρ質(zhì)量密度

5、 E彈性模量 C平均波速阻抗的變化是反射波的基礎(chǔ)和前提,反射波,應(yīng)力波在阻抗變化界面上反射根據(jù)連續(xù)條件，界面兩側(cè)質(zhì)點(diǎn)速度相等Vi+Vr=Vt根據(jù)牛頓第二定律，界面兩側(cè)應(yīng)力相等σi+σr=σt通過(guò)推導(dǎo)，可得σr=R σi Vr=-RVi反射系數(shù) R=（1-n）/（1+n） n=Z1/Z2

6、 當(dāng)n>1即Z1>Z2時(shí)，R為負(fù)，反射波引起的質(zhì)點(diǎn)速度與入射波引起質(zhì)點(diǎn)速度同號(hào)，反射波應(yīng)力與入射波應(yīng)力異號(hào)； 當(dāng)n<1即Z1<Z2時(shí)，R為正，反射波引起的質(zhì)點(diǎn)速度與入射波引起質(zhì)點(diǎn)速度異號(hào)，反射波應(yīng)力與入射波應(yīng)力同號(hào)；,,,,,,自由端R = 0,沖擊作用產(chǎn)生,向下傳播的壓縮波 (+F = +Zv),自由端受到的力為零,自由端反射向上傳播的拉伸波 (-F = +Zv),自由

7、端+F -F = 0v +v = +2 v樁端向下運(yùn)動(dòng)，2L/c時(shí)刻拉動(dòng)樁頂向下,+F +v(向下),-F +v(向下),極端狀態(tài)1---兩端自由,,F v,+F +v,-F +v,,樁底力為零，樁頂和樁底速度加倍,極端狀態(tài)1---兩端自由,,,,,,固定端R > 2F,沖擊作用產(chǎn)生,向下傳播的壓縮波(+F = +Zv),固定端運(yùn)動(dòng)速度為零,產(chǎn)生上行的壓縮波(+F = -Zv),固定端+F +F =

8、 +2 F+v -v = 0,+F +v,+F-v(向上),極端狀態(tài)2---一端固定一端自由,,,+F +v,+F -v(向上),,,固定端速度為零，樁底和樁頂力加倍,極端狀態(tài)2---一端固定一端自由,,靜載試驗(yàn),堆載反力,錨樁反力,測(cè)試系統(tǒng)要求：靈活、小型化 不同的樁基類型 不同的樁基尺寸 需要運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng),在瞬態(tài)荷載作用下，使樁土體系產(chǎn)生一定的塑性變形，其應(yīng)變水平大于或等于靜載試驗(yàn)的動(dòng)力試樁稱為基樁高應(yīng)變動(dòng)力

9、試樁。距離樁頂一定距離對(duì)稱安裝力傳感器和加速度傳感器，量測(cè)并記錄樁土系統(tǒng)的動(dòng)力作用響應(yīng)信號(hào)。,高應(yīng)變?cè)囼?yàn),打樁監(jiān)控試驗(yàn),由實(shí)測(cè)應(yīng)變 ( ε )得到力F F (t) = E A ε (t) 由實(shí)測(cè)加速度得到速度V V (t) = ∫a(t) dt,基樁動(dòng)測(cè),———F---------Z.V,試驗(yàn)?zāi)康?單樁豎向極限承載力 保證（或試驗(yàn)）承載力---未充分激發(fā)樁身結(jié)構(gòu)完整性打樁監(jiān)控 樁身錘擊應(yīng)力狀態(tài)及其

10、分布---壓應(yīng)力和拉應(yīng)力 樁身錘擊能量傳遞比---樁錘實(shí)際傳遞給樁的能量 承載力時(shí)間恢復(fù)系數(shù)---初打試驗(yàn)與復(fù)打試驗(yàn)◆主要目的：承載力單樁豎向承載力,波動(dòng)傳播,,樁頂,樁底,,,,,波動(dòng)傳播,下行波,,樁頂,樁底,,下行波F+, V+( F-, V- )(同號(hào))F = Zv,波動(dòng)傳播,上行波（反射）,,樁頂,樁底,,,,上行波F+, V-F-, V+(反號(hào))F = - Zv,,,,,,T,T + ? t,

11、ε = δ / ?L = v ?t / c ?t,ε = v / c,σ = E ε = v E / c,F = σ A = EA ε = v EA / c F = v EA / c,,應(yīng)變的比例性或FT1和VT1成比例 對(duì)于下行波 ε = v / c對(duì)于上行波 ε = - v / c FT1 = VT1 x EA/c樁身阻抗 “EA/c” = ρ c A = “Z”,,下行波 F? =

12、 （F + ZV）/ 2 上行波 F? =（F – ZV）/ 2,,F = F? + F? V = V? + V? ZV = ZV? + ZV?ZV = F? - F?,F? = Zv? F? = -Zv?,,,———WU-------WD,樁身中任意點(diǎn)的力和速度都是上行波和下行波的疊加,,,,,,,,,,,,,,,,,,+F +v,-F +v,易打階段,,+F +v,+F -v,難打階段

13、,,易打階段,難打階段,下行波 = ( F + Zv ) / 2 = WD上行波 = ( F - Zv ) / 2 = WUF = WD + WU V = ( WD - WU) / Z,,,,,沖擊作用,下行壓力波(+F = +Zv),激發(fā)的土阻力 (R),結(jié)果下行拉力波和上行壓力波，數(shù)值均為R/2,,,R,,,,,,,R,,+F +v,“固結(jié)”,高應(yīng)變現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),打樁監(jiān)控試驗(yàn),高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè),試驗(yàn)儀器,PDA包括兩

14、種類型：PAK和PAL PAL---PAL-L和PAL-R,采集及分析軟件,PDA-W CAPWAP,試驗(yàn)準(zhǔn)備---樁頭處理,打入樁---一般無(wú)需特殊處理灌注樁---需制作樁帽 樁帽截面尺寸與原樁身相同，高度一般1~2D 去除樁頂軟弱混凝土，露出新鮮砼面并鑿平； 將所有主筋接至頂端，各主筋處于同一高度； 使用鋼

15、板護(hù)筒，頂部設(shè)置3層鋼筋網(wǎng)片，間距100mm；網(wǎng)片下每隔100mm設(shè)置箍筋； 混凝土強(qiáng)度等級(jí)比原樁身至少提高1個(gè)等級(jí)且不低于C30。,傳感器安裝,對(duì)稱且同一檢測(cè)截面垂直安裝加速度傳感器極性,,至少2個(gè)應(yīng)變傳感器，補(bǔ)償偏心影響 沿軸中心對(duì)稱安裝 若要評(píng)價(jià)兩個(gè)方向的偏心情況，需要4個(gè)應(yīng)變傳感器,使用膨脹螺栓和量板鉆孔固定應(yīng)力環(huán)加速度計(jì)，兩傳感器間距5~10cm,,,壓電式PE加速度傳感器 通常堅(jiān)固耐用 用于一般情況 (混凝

16、土樁或鋼樁) 壓阻式PR加速度傳感器 用于鋼對(duì)鋼的沖擊 (也可用于混凝土樁),PE加速度傳感器具有高共振頻率，而無(wú)阻尼PR加速度傳感器具有低共振頻率，帶有阻尼,加速度傳感器,,樁頂下2倍樁徑處,傳感器安裝需要注意,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 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

17、,對(duì)于摩擦樁來(lái)講，錘重最低為Qu的1% 一般為Qu的1.5~2% 錘墊厚度一般約50mm（膠合板為佳） 根據(jù)實(shí)測(cè)應(yīng)力情況控制落高，不能出現(xiàn)有破壞性的應(yīng)力；重錘低擊原則,錘重、錘墊及落高,,CT,交流電干擾---使用直流電供電,,V1 安裝傾斜降低幅值,數(shù)據(jù)采集時(shí)傳感器安裝對(duì)信號(hào)的影響,,,,平均的力成比例且合理，2個(gè)力傳感器可以補(bǔ)償較大的偏心,錘擊過(guò)程如果對(duì)中不好會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的偏心,即使大的偏心，兩道速度曲線一致性很好,兩道

18、速度曲線一般重合性較好,樁身參數(shù) (傳感器位置) 面積 “直徑” (傳感器位置和周長(zhǎng)) 測(cè)點(diǎn)下樁長(zhǎng) 材料參數(shù) 質(zhì)量密度 SP 彈性模量 EM 平均波速 WS EM = ρ c2 = (SP / g) WS2 (注意單位!) 入土樁長(zhǎng) LP （用于CAPWAP分析） 均勻樁身或非均勻樁身---樁身阻抗變化,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)輸入?yún)?shù),,一般樁身材料參數(shù),英制公制米制,平均波速WS的確定,起跳點(diǎn)-

19、起跳點(diǎn)法 峰-峰法,起跳點(diǎn),峰值,,,起跳點(diǎn)-起跳點(diǎn)法 峰-峰法,?,?,問(wèn)題: 高摩擦力-早期卸載 無(wú)清晰的樁底反射位置,VT1 x Z = 6.62 x 141.6 = 937FT1 = 1014Z新 = Z老 x 937 / 1014 = 130.8,解決辦法: 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)（或其他樁或EOD）定義WS,,,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

20、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 靜載試驗(yàn)結(jié)果及日期 錘擊數(shù)或每擊貫入度,數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)記錄如下信息，便于以后計(jì)算分析,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)問(wèn)題一般出自下列方面 傳感器問(wèn)題 電纜問(wèn)題 傳感器安裝問(wèn)題 樁身存在嚴(yán)重缺陷 傳感器標(biāo)定系數(shù)問(wèn)題 判斷問(wèn)題,數(shù)據(jù)質(zhì)量,如何發(fā)現(xiàn)問(wèn)題? 各錘擊信號(hào)之間曲線一致性差 曲線比例性差 標(biāo)定系數(shù)?

21、平均波速? ( ε = v/c ) 非均勻樁身? 傳感器靠近地面附近? 使用柴油錘? (預(yù)燃作用) 起跳時(shí)間長(zhǎng)? (樁墊太軟) 計(jì)算結(jié)果不合理 觀察PDA“警告”信息并瀏覽每一道信號(hào),,比例性?,Proportional ?,數(shù)據(jù)質(zhì)量,,數(shù)據(jù)質(zhì)量,,,F2應(yīng)力傳感器松動(dòng),加速度傳感器松動(dòng),,第二道加速度！,,數(shù)據(jù)質(zhì)量,V2道數(shù)據(jù)問(wèn)題,,,,比例不好,,,,,比例好,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后需要作如下工作： 替換傳感器 替換電纜

22、修理有缺陷的傳感器和電纜 正確安裝傳感器 螺栓松動(dòng) 沿樁中軸線對(duì)齊 使用2個(gè)應(yīng)力傳感器補(bǔ)償偏心影響 加速度傳感器方向,小結(jié),實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析,1.選擇記錄遵循比例性好無(wú)電子或機(jī)械噪音經(jīng)兩次積分得到的最終每擊貫入度接近實(shí)測(cè)貫入度且最終速度曲線為零力曲線最終為零上升時(shí)間短 2. 對(duì)于高土阻力的情況（每擊貫入度小于3mm/擊），選擇高能量/高打擊力的記錄；對(duì)于低土阻力的情況（每擊貫入度大于8mm/擊），選擇低能量/低打擊

23、力的記錄,選擇記錄---解釋數(shù)據(jù)時(shí)須選擇質(zhì)量好的數(shù)據(jù),,檢查每一道信號(hào):適度的偏心 ? OK兩道速度一般一致性非常好,確保輸入?yún)?shù)正確(LE, AR ..),,WS錯(cuò)誤 (3800 m/s)比例性?起跳時(shí)間?,WS正確 (3300 m/s),對(duì)混凝土樁來(lái)講，波速和彈性模量非常重要,,Wrong WS (3800 m/s),Correct WS (3300 m/s),實(shí)際測(cè)量的是2L/c時(shí)間 若已知L, 可計(jì)算c若已知c

24、, 可計(jì)算L若拉伸反射清晰，可估算 樁長(zhǎng)（由假設(shè)的c）缺陷位置(由 c)土阻力分布 (以第一起跳點(diǎn)為參考),CSX 259 MPa EMX 18.4 T-m,CSX 186 MPa EMX 9.8 T-m,樁底反射 – 不清晰,樁底反射 – 清晰,選擇打擊力和能量更高的記錄,WS 3911 m/sBN 3,WS 3911 m/sBN 2045,使用 ? 或 ? 調(diào)整 WC,WC 3556 m/sB

25、N 2045,3911 m/s,波速是變化的,,倒數(shù)第二錘信號(hào): 比例性: OK最終貫入度: 不太好,,最后一錘信號(hào): 比例性：OK最終貫入度： OK能量：OK,,,,R,R / 2,上行波,,,,,,提供Rs分布信息斜率越大表明單位側(cè)摩阻力越大,上行波,,單位摩阻力分布,數(shù)據(jù)解釋,CASE法 CASE技術(shù)學(xué)院Goble教授等人經(jīng)過(guò)十多年研究，以行波理論為基礎(chǔ)推導(dǎo)出一系列計(jì)算公式，用于確定打入樁（或符合或接近

26、假設(shè)條件的鉆孔樁）承載力；同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)打樁監(jiān)控試驗(yàn)時(shí)可同時(shí)得到樁身完整性變化、樁身應(yīng)力變化和錘擊能量傳遞等計(jì)算結(jié)果CAPWAP法 實(shí)測(cè)波形擬合法假定樁土力學(xué)模型及其參數(shù)，利用實(shí)測(cè)樁頂（附近檢測(cè)截面質(zhì)點(diǎn)）的速度（或力、上行波、下行波）曲線作為輸入邊界條件，數(shù)值求解波動(dòng)方程，計(jì)算樁頂（附近檢測(cè)截面質(zhì)點(diǎn)）的力（或速度、下行波、上行波）曲線。如果計(jì)算的曲線與實(shí)測(cè)的曲線不吻合，即假設(shè)的樁土模型或其參數(shù)不合理，然后根據(jù)具體情況調(diào)整模型及參數(shù)

27、重新計(jì)算，直到計(jì)算曲線與實(shí)測(cè)曲線吻合。,CASE法承載力計(jì)算基本假設(shè)條件,Rs=RT-Rd樁身等阻抗（截面積和材質(zhì)均勻，無(wú)明顯缺陷）動(dòng)阻力主要集中于樁端，樁側(cè)無(wú)動(dòng)阻力（即樁側(cè)不考慮阻尼影響）剛-塑性土（靜）阻力模型應(yīng)力波在傳播過(guò)程中，只考慮土阻力的影響,CASE承載力---阻尼系數(shù)法RSPRS (t) = (1 - Jc) WD1 + (1 + Jc) WU2RS (t) = (1 - Jc) (FT1 + ZVT1)/2

28、+ (1 + Jc) (FT2 - ZVT2)/2T2 = T1 + 2L/C,,,,,,Jc阻尼系數(shù),,砂礫,0.3,0.4,,,,砂土,0.4,0.5,粘土,0.7,1.0,粉土,0.5,0.7,,,,,顆粒大小減小,阻尼系數(shù)增加,Jc阻尼系數(shù)的確定--- RSP受Jc影響很大,,經(jīng)驗(yàn)地根據(jù)樁端土的顆粒大小確定根據(jù)CAPWAP結(jié)果或靜載試驗(yàn)結(jié)果確定 Rs = (SLT or CW) = Rt - Jc (2 WD1

29、 - Rt ) Jc = { Rt - Rs } / { 2 WD1 - Rt },◆阻抗均勻的中小型樁,CASE承載力---最大阻力法 RMX,RX5,RP5,,RMX 對(duì)阻尼系數(shù)J不敏感,,端阻比重大的端承樁或端阻需較大位移高彈限的大直徑樁；剛塑性土模型不成立，向右移動(dòng)t1找出Rs最大值； Jc系數(shù)由0.4到1.0 – 選擇高值，結(jié)果偏于保守,CASE承載力---卸載補(bǔ)償法RSU 考慮了“早期卸載”,,,出現(xiàn)卸載，

30、將其一半添加給RT以補(bǔ)償由于提前卸載造成RT減小,如果速度在2L/c前為負(fù),則上部土阻力可能早期卸載 ，可使用卸載法,長(zhǎng)摩擦樁,CASE承載力---自動(dòng)法RAU和RA2,在樁端質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度為零時(shí)，動(dòng)阻力為零，有兩種與Jc取值無(wú)關(guān)的承載力計(jì)算方法，即RAU法和RA2法。RAU法適用于樁側(cè)阻力較小的情況，在RMX法中已指出，樁頂位移的最大值滯后于速度的最大值的時(shí)間為tu,0，同理可推知樁端位移最大值也會(huì)滯后于樁端最大速度，在樁端速度變

31、為零的時(shí)刻，RAU法計(jì)算出的土阻力顯然包含了端阻力的全部信息，因此RAU法適宜于端承型樁。RA2法適用于摩擦樁，當(dāng)樁端速度為零時(shí)，顯然端阻力得以充分激發(fā)，但樁身中上部可能土阻力已卸荷，RAU計(jì)算的承載力自然是樁上部土御荷后某一時(shí)刻的值，顯然小于土的極限阻力，因此對(duì)摩擦型樁，特別是樁側(cè)摩阻力較大的樁，RAU法是偏于保守的。為此，Goble等人針對(duì)具有一定摩阻力的樁提出另一種自動(dòng)計(jì)算承載力的方法RA2。,CASE法的局限性,● 假設(shè)條件

32、苛刻且樁土模型理想化，與工程樁 實(shí)際差別較大，計(jì)算結(jié)果的可靠性降低 ● Case法阻尼系數(shù)Jc為地區(qū)性經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，物理意義不明確，取值的人為因素較多，需要通過(guò)動(dòng)、靜對(duì)比試驗(yàn)來(lái)確定。 ● 樁身阻抗有較大變化時(shí)，CASE法無(wú)法考慮，嚴(yán)重影響計(jì)算結(jié)果。 ● Case法不能將樁側(cè)摩阻力與樁端承力分開(kāi)，且不能得到樁側(cè)摩阻力分布。,CAPWAP法 CAse Pile Wave Analysis ProgramCAPWAP

33、自從1969年誕生自1974年開(kāi)始計(jì)算機(jī)自動(dòng)擬合交互式擬合自1988年開(kāi)始自動(dòng)擬合和交互式擬合,,,,,,1 建立樁模型及假設(shè)土模型(R樁側(cè)和R樁端),,,,,R樁側(cè),R樁端,,5 返回步驟2,4 調(diào)整R樁側(cè)和R樁端,3 計(jì)算Fc實(shí)測(cè)的Fm進(jìn)行比較,2 使用一條實(shí)測(cè)曲線(如速度vm)計(jì)算另一條曲線（如力Fc）,,vm,Fc,Fm,,,,,,第一次擬合 (差),最終擬合結(jié)果 (好),參數(shù)調(diào)整,,….. 實(shí)際上是一迭代計(jì)算過(guò)

34、程,,,CAPWAP 擬合可由計(jì)算機(jī)以完全自動(dòng)方式完成,,CAPWAP樁身模型,,,,Zi-1,?,,Zi+1,,,Zi,△Li,劃分成一系列均勻的樁段，通常約為1m長(zhǎng),?,△t =△Li/ci,所有樁段的應(yīng)力波旅行時(shí)間△t相同 (一般約0.2 ~0.25 ms),對(duì)每一樁段來(lái)講，樁身阻抗Zi = EiAi/ci ，ci波速,,,CAPWAP土模型,樁側(cè)土模型樁端土模型輻射阻尼模型,土模型,,土段長(zhǎng)度 ~2 m,彈簧(靜阻

35、力模型)阻尼壺 (動(dòng)阻力模型),,樁段長(zhǎng)度 ~ 1 m,,Ri=Rdi+Rsi,,mt,Rui, qi,Rt, qt,Ji,JT,JSK,JBT,mPL,,樁側(cè)阻力,tG,,,,,,,,,ms,,,RNs,,RNs-1,,,,,土阻力模型,,,,,mt,Rui, qi,Rt, qt,Ji,JT,JSK,JBT,mPL,,樁側(cè)阻力,tG,,,,,,,,,ms,,,RNs,,RNs-1,,,,,CAPWAP 土阻力模型,,,,,mt

36、,Rui, qi,Rt, qt,Ji,JT,JSK,JBT,mPL,,樁側(cè)阻力,tG,,,,,,,,,ms,,,RNs,,RNs-1,,,,,CAPWAP土阻力模型,,,,通常不用,樁側(cè)土靜阻力模型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Sk,Rk,卸載水平UNld（Ruk）,,最大卸載彈限CSkn（QSkn）,,最大加載彈限QSkn,,極限靜阻力Ruk,,重加載水平LSkn（Ruk）,,Ksk

37、,us,,,Ru,s,Rs,彈限, qs,樁側(cè)土靜阻力模型,,,,Ru,n UN = -Ru,n/Ru,s,卸載彈限, qs cs,,,,,,Rs,Rs,,,,,,,ut,,,Ru,t,Rt,彈限, qt,樁端靜阻力模型,,,,卸載彈限 qt ct,,樁底土隙: tg,,,,,,,,動(dòng)阻力模型: Rd = Jv v Rd = JCase Z v = JSmith Ru v,,,,樁段速度v,,,,

38、,,,,,,阻尼系數(shù)轉(zhuǎn)換公式:JSmith = Jv /Ru JCase = Jv /Z JSmith = JCase Z / Ru,,,,Rd,V,CAPWAP總的未知數(shù),Rui:NS 樁側(cè)+1樁端,Ji:NS 樁側(cè) +1 樁端,qi:NS 樁側(cè) +1 樁端,1 樁側(cè) + 1 樁端卸載彈限系數(shù),1 樁側(cè)卸載水平 + 1樁端土塞 + 1樁端土隙,1 樁端阻尼選擇 + 4 輻射阻尼模型參數(shù),未知數(shù)總共：3 NS + 1

39、3,,如一根長(zhǎng)度20m的樁，則總共有43個(gè)未知數(shù),CAPWAP標(biāo)準(zhǔn)未知數(shù),主要參數(shù)Rui:NS 樁側(cè) +1 樁端Ji: 1 樁側(cè) +1 樁端qi:加載 - 1 樁側(cè) +1 樁端,卸載彈限 - 1 樁側(cè) +1 樁端 + 1 樁側(cè)卸載水平,未知數(shù)總共：NS + 8,對(duì)于入土長(zhǎng)度20m的樁: 18個(gè)未知數(shù),,擬合收斂標(biāo)準(zhǔn),各土層側(cè)阻力及阻力分布符合巖土工程合理范圍擬合質(zhì)量 四個(gè)時(shí)段 MQ=∑︱Fc

40、-Fm︱/ Fp錘擊數(shù)擬合 計(jì)算的錘擊數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的錘擊數(shù)進(jìn)行比較,,推薦的擬合過(guò)程,1.數(shù)據(jù)輸入: 選擇正確的實(shí)測(cè)記錄 2.數(shù)據(jù)調(diào)整（通常自動(dòng)完成） 3.建造樁模型（通常自動(dòng)完成） 4.運(yùn)行自動(dòng)CAPWAP擬合 5.檢查并調(diào)整土阻力分布 6.檢查阻尼參數(shù) 7.檢查計(jì)算的錘擊數(shù) 8.找到最好的擬合質(zhì)量對(duì)應(yīng)的計(jì)算結(jié)果 9.輸出結(jié)果,對(duì)于大多數(shù)土來(lái)講，單位側(cè)摩阻小于 200 kPa 擬合每擊貫入度

41、(如果“每擊貫入度差” > 1 mm，將會(huì)影響結(jié)果) QT (+TG) 8 mm / blow )時(shí)不用SK,CAPWAP “準(zhǔn)則”,CAPWAP實(shí)例,第一次擬合分析,輸入 F?擬合 F?,輸入 F擬合 v or,輸入 v擬合 For,上行波擬合,RU = 782 kipsRT = 68 kipsJS/JT = .05/.15 s/ft(JCS/JCT = .75/.22)QS/QT = .10/.12”,R

42、U = 782 kipsRT = 400 kips(提高樁端阻力),RU = 782 kipsRT = 600 kips,RU = 782 kipsRT = 705 kipsJS/JT = .45/.02 s/ft(JCS/JCT = .75/.22)QS/QT = .10/.12”,上行波擬合,RU/RT = 782/705 kipsJS/JT = .45/.02 s/ft(JCS/JCT = .75/.22)QS

43、/QT = .10/.12”,RU/RT = 782/705 kipsJS/JT = .30/.05 s/ft(JCS/JCT = .50/.76),RU/RT = 782/702 kipsJS/JT = .29/.05 s/ft(JCS/JCT = .50/.76)(調(diào)整土阻力分布),Prev.,上行波擬合,RU/RT = 765/686 kipsJS/JT = .28/.06 s/ft(JCS/JCT = .48/.8

44、2),RU/RT = 782/702 kipsJS/JT = .29/.05 s/ft(JCS/JCT = .50/.76),RU/RT = 765/686 kipsJS/JT = .26/.07 s/ft(JCS/JCT = .44/.97)QS/QT = .06/.12”卸載參數(shù),可見(jiàn)：比較好的擬合結(jié)果,圖形輸出,數(shù)據(jù)表輸出,數(shù)據(jù)表輸出,Case法結(jié)果,附加表,,CAPWAP需要注意的問(wèn)題,信號(hào)選擇：復(fù)打試驗(yàn)的最初一、二

45、錘，采集質(zhì)量要高。獲取高質(zhì)量的、能客觀反映樁～土力學(xué)性狀的測(cè)試信號(hào)是做好高應(yīng)變動(dòng)力試樁的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。樁、土參數(shù)的選擇：參考工程地質(zhì)資料，均勻場(chǎng)地上參數(shù)取值的均衡性，符合工程常識(shí)，選擇的土模型與工程樁的實(shí)際狀況相吻合，如土塞、輻射阻尼的使用等。錘擊數(shù)擬合，即擬合實(shí)測(cè)的單擊貫入度。必須有足夠的能量，使樁土產(chǎn)生足夠的相對(duì)位移。.靜力試驗(yàn)必須到達(dá)極限荷載，且兩種試驗(yàn)的休止時(shí)間相同。使兩種試驗(yàn)在盡可能相近的客觀條件下（樁、土狀況）進(jìn)行試驗(yàn)

46、。對(duì)地基承載力起控制作用的樁，這種對(duì)比有可比性，對(duì)樁身強(qiáng)度起控制作用的樁，這種比較的可比性不強(qiáng)（因?yàn)樵谶@種情況下，動(dòng)力試驗(yàn)的理論模型，破壞模式與靜載條件下情況差別較大）。輻射阻尼的運(yùn)用：入巖樁（樁底與基巖結(jié)合良好），信號(hào)位移小，曲線尾部呈明顯振蕩（加速度計(jì)計(jì)性能及安裝情況正常）。阻尼系數(shù)異常（史密斯），超過(guò)正常取值。計(jì)算得到的承載力偏小，通過(guò)調(diào)節(jié)其它參數(shù)無(wú)法提高，動(dòng)～靜對(duì)比試驗(yàn)，靜態(tài)荷載下樁的承載力高很多。通過(guò)輻射阻尼，計(jì)算承

47、載力的增加不宜超過(guò)總值的1/3。試驗(yàn)時(shí)，盡可能提高沖擊能量（如加大錘重）。擬合效果的評(píng)價(jià)：在下列前提條件下，盡可能獲得較小的擬合質(zhì)量數(shù)MQN：樁～土參數(shù)取值合理，土阻力分布與地質(zhì)條件吻合。擬合計(jì)算曲線與測(cè)試曲線正負(fù)差異分布均衡。在2L/c附近的擬合效果較好。計(jì)算的貫入度與實(shí)測(cè)貫入度基本吻合。盡可能多地獲得試驗(yàn)樁的資料。工程地質(zhì)狀況、施工狀況、設(shè)計(jì)依據(jù)。在分析時(shí)，可適當(dāng)減少可變（未知）參數(shù)，這樣可以使計(jì)算 結(jié)果更真實(shí)、

48、客觀。尤其是灌注樁，其截面可能發(fā)生變化（如擴(kuò)徑等），此時(shí)應(yīng)注意改變樁的阻抗。此時(shí)，可參考施工記錄（充盈系數(shù)）、地質(zhì)資料、或者其它試驗(yàn)法如抽芯、PIT試驗(yàn)等，對(duì)樁的阻抗作適當(dāng)調(diào)整，同時(shí)應(yīng)注意土阻力分布的合理性。,CAPWAP總結(jié),信號(hào)擬合主要包括改變靜阻力分布和阻尼參數(shù)獲得與樁土響應(yīng)信號(hào)最佳匹配并得到靜的承載力CAPWAP (復(fù)打試驗(yàn)) 在所有動(dòng)測(cè)方法中可得到最可靠的承載力結(jié)果(最好充分休止期后使用BOR記錄)選擇合適的錘擊記錄