【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 00 . 20 . 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14實(shí)測(cè)曲線理論計(jì)算曲線 浙江南部海島某工地的一根鉆孔灌注樁的測(cè)試 該樁約 19米，直徑為 1200毫米，混凝土標(biāo)號(hào)為 C25。（ 能反映導(dǎo)納的衰減現(xiàn)象） 機(jī)械阻抗法是通過(guò)獲得樁頂速度導(dǎo)納幅頻曲線來(lái)分析樁身質(zhì)量和樁的工程力學(xué)性狀。 f ( Hz)Hv39。00 . 30 . 60 . 91 . 21 . 51 . 80 50 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0 6 0 0實(shí)測(cè)曲線理論計(jì)算曲線 高應(yīng)變動(dòng)力試樁的 基本原理 ： 用重錘沖擊樁頂 ， 使樁土產(chǎn)生足夠的相對(duì)位移 ， 以充分激發(fā)樁周土阻力和樁端支承力 ， 通過(guò)安裝在樁頂以下樁身兩側(cè)的力和加速度傳感器接收樁的應(yīng)力波信號(hào) ， 應(yīng)用應(yīng)力波理論分析處理力和速度時(shí)程曲線 ， 從而判定樁的承載力和評(píng)價(jià)樁身質(zhì)量完整性 . 五 樁基高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè) 已有的方法 ? 打樁公式法 ， 用于預(yù)制樁施工時(shí)的同步測(cè)試 ， 采用剛體碰撞過(guò)程中的動(dòng)量與能量守恒原理 ， 打樁公式法以工程新聞公式和海利打樁公式最為流行； ? 2． 錘擊貫人法 ， 簡(jiǎn)稱錘貫法 ， 曾在我國(guó)許多地方得到應(yīng)用 ， 仿照靜載荷試驗(yàn)法獲得動(dòng)態(tài)打擊力與相應(yīng)沉降之間的曲線 ， 通過(guò)動(dòng)靜對(duì)比系數(shù)計(jì)算靜承載力 ， 也有人采用波動(dòng)方程法和經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算承載力； ? 3． Smith波動(dòng)方程法 ， 設(shè)樁為一維彈性桿 ， 樁土問(wèn)符合牛頓粘性體和理想彈塑性體模型 ， 將錘 、 沖擊塊 、 錘墊 、 樁墊 、 樁等離散化為一系列單元 ，編程求解離散系統(tǒng)的差分方程組 ， 得到打樁反應(yīng)曲線 ， 根據(jù)實(shí)測(cè)貫人度 ，考慮土的吸著系數(shù) ， 求得樁的極限承載力； ? 4． 波動(dòng)方程半經(jīng)驗(yàn)解析解法 ， 也稱 CASE法 ， 將樁假定為一維彈性桿件 ， 土體靜阻力不隨時(shí)間變化 ， 動(dòng)阻力僅集中在樁尖 。 根據(jù)應(yīng)力波理論 ， 同時(shí)分析樁身完整性和樁土系統(tǒng)承載力； ? 5． 波動(dòng)方程擬合法 ， 即 CAPWAP法 ， 其模型較為復(fù)雜 ， 只能編程計(jì)算 ， 是目前廣泛應(yīng)用的一種較合理的方法； ? 6． 靜動(dòng)法 ， 也稱偽靜力法 ， 其意義在于延長(zhǎng)沖擊力作用時(shí)間 （ 100ms） 使之更接近于靜載荷試驗(yàn)狀態(tài) 。 CASE法和 CAPWAP法 ? CASE法和 CAPWAP法是目前最常用的兩種高應(yīng)變動(dòng)力試樁方法 ， 也是狹義的高應(yīng)變動(dòng)力試樁法 。 ? 它們的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法和測(cè)試系統(tǒng)完全相同 ， 通過(guò)重錘沖擊樁頭 ， 產(chǎn)生沿樁身向下傳播的應(yīng)力波和一定的樁土位移 ， 利用對(duì)稱安裝于樁頂兩側(cè)的加速度計(jì)和特制工具式應(yīng)變計(jì)記錄沖擊波作用下的加速度與應(yīng)變 ，并通過(guò)長(zhǎng)線電纜傳輸給樁基動(dòng)測(cè)儀；然后采用不同軟件求得相應(yīng)承載力和基樁質(zhì)量完整性指數(shù) .CASE法由于分析較為簡(jiǎn)單 ， 可在現(xiàn)場(chǎng)提交 ， 高應(yīng)變動(dòng)力試樁現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試示意圖結(jié)果 ， 因而也稱波動(dòng)方程實(shí)時(shí)分析法；而擬合法因要進(jìn)行大量擬合反演運(yùn)算 ， 一般只能在室內(nèi)進(jìn)行 。 激振設(shè)備： 預(yù)制樁打樁機(jī)械 自制自由落錘 錘重應(yīng)大于預(yù)估的單樁極限承載力的 ％ —— ％ ◆ 如圖采用美國(guó) PDI公司PAL型基樁高應(yīng)變動(dòng)測(cè)儀檢測(cè)樁基，檢測(cè)結(jié)果可提供基樁的極限承載力指標(biāo)和樁身結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià)。 檢測(cè)目的 : １、判定單樁豎向承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求 ２、檢測(cè)樁身缺陷及位置，判定樁身完整性 ３、分析樁側(cè)和樁端阻力 CASE法 ? 凱司法是美國(guó)凱司技術(shù)學(xué)院 Goble教授等人經(jīng)十余年努力 ， 逐步形成的一套以行波理論為基礎(chǔ)的樁動(dòng)力測(cè)量和分析方法 。 ? 這個(gè)方法從行波理論出發(fā) ， 導(dǎo)出了一套簡(jiǎn)潔的分析計(jì)算公式并改善了相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器 ，使之能在打樁現(xiàn)場(chǎng)立即得到關(guān)于樁的承載力 。樁身完整性 、 樁身應(yīng)力和錘擊能量傳遞等分析結(jié)果其優(yōu)點(diǎn)是具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)測(cè)量分析功能 。 利用疊加原理的打樁總阻力估算公式 ? 初始速度曲線第一峰的時(shí)刻為 t1， 則在 t2＝ t1＋ 2L/C時(shí)刻 ， 樁頂實(shí)測(cè)的力和速度記錄中將包含以下四種影響： ? 1） 由土阻力產(chǎn)生的全部上行壓縮土阻力波的總和 RT/2； ? 2） 由初始的下行壓力波經(jīng)樁底反射產(chǎn)生的上行拉力波 ，其大小即為 Fd(t1) 但符號(hào)為負(fù)； ? 3） 由土阻力產(chǎn)生的下行拉力波經(jīng)樁底反射后以壓縮波的形式上行 ， 并與第 (2） 項(xiàng)的上行波同時(shí)到達(dá)樁頂 ，其大小也為 RT/2； ? 4） 全部的上行波在樁頂反射而形成的下行波 Fd(t2） 。 土阻力表達(dá)式 Case承載力計(jì)算方法 ? 根據(jù)前式 ， 已經(jīng)得到了應(yīng)力波在 2L/C一個(gè)完整行程中所遇到的總的土阻力計(jì)算公式 。 但是并不能回答總阻力 R， 與樁的極限承載力之間的關(guān)系 。 因?yàn)槠渲邪型磷枘岬挠绊?， 也即土的動(dòng)阻力的影響 ， 是需要扣除的；而根據(jù)樁的荷載傳遞機(jī)理 ， 樁的承載力是與豎向位移有關(guān)的 ， 位移的大小決定了樁周土的靜阻力發(fā)揮程度 。 顯然其中所包含的靜阻力的發(fā)揮程度也需要探究 。 ? 所以 ， 需要更具體地考慮以下幾方面問(wèn)題： ? 1） 去除土阻尼的影響 。 ? 2） 對(duì)給定的 F和 V曲線 ， 正確選擇 t1時(shí)刻 ， 使其中所包含的靜阻力充分發(fā)揮 。 ? 3） 對(duì)于樁先于 2L/C回彈 （ 速度為負(fù) ) 造成樁中上部土阻力凡卸載 ， 需對(duì)此做出修正 。 ? 4） 在試驗(yàn)過(guò)程中 ， 樁周土應(yīng)出現(xiàn)塑性變形 ，即樁出現(xiàn)永久貫人度 ， 以證實(shí)打樁時(shí)土的極限阻力充分發(fā)揮；否則不可能得到樁的極限承載力 。 ? 5） 考慮樁的承載力隨時(shí)間變化的因素 。 Case承載力計(jì)算方法 ? 1)假設(shè)土阻尼存在于樁端，至于樁端運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)； ? 2） 假設(shè)由阻尼引起的樁端土的動(dòng)阻力預(yù)樁端運(yùn)動(dòng)速度成正比；Rd=JcZV(toe,t)。 ? 3)靜阻力 Rs＝ Rt－ Rd CAPWAP實(shí)測(cè)曲線擬合法 ? 實(shí)測(cè)曲線擬合法是通過(guò)波動(dòng)問(wèn)題數(shù)值計(jì)算 ， 反演確定樁和土的力學(xué)模型及其參數(shù)值 。 ? 其過(guò)程為 ：假定各樁單元的樁和土力學(xué)模型及其模型參數(shù) ， 利用實(shí)測(cè)的速度 （ 或力 、 上行波 、 下行波 ）曲線作為輸人邊界條件 ， 數(shù)值求解波動(dòng)方程 ， 反算樁頂?shù)牧?（ 或速度 、 下行波 、 上行波 ） 曲線 。 若計(jì)算的曲線與實(shí)測(cè)曲線不吻合 ， 說(shuō)明假設(shè)的模型或其參數(shù)不合理 ， 有針對(duì)性地調(diào)整模型及參數(shù)再行計(jì)算 ， 直至計(jì)算曲線與實(shí)測(cè)曲線 （ 以及貫人度的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值 ）的吻合程度良好且不易進(jìn)一步改善為止 。 若干規(guī)定 ? 1） 所采用的力學(xué)模型應(yīng)明確合理 ， 樁和土的力學(xué)模型應(yīng)能分別反映樁和土的實(shí)際力學(xué)性狀 ， 模型參數(shù)的取值范圍應(yīng)能限定 。 ? 2） 擬合分析選用的參數(shù)應(yīng)在巖土工程的合理范圍內(nèi) 。 ? 3） 曲線擬合時(shí)間段長(zhǎng)度在 t1＋ 2L/C時(shí)刻后延續(xù)時(shí)間不應(yīng)小于20ms。 ? 4） 各單元所選用的土的最大彈性位移值不應(yīng)超過(guò)相應(yīng)樁單元的最大計(jì)算位移值 。 ? 5） 擬合完成時(shí) ， 土阻力響應(yīng)區(qū)段的計(jì)算曲線與實(shí)測(cè)曲線應(yīng)吻合 ， 其他區(qū)段的曲線應(yīng)基本吻合 。 ? 6） 貫人度的計(jì)算值應(yīng)與實(shí)測(cè)值接近。 CASE法判定單樁承載力 ? 凱司法與實(shí)測(cè)曲線擬合法在計(jì)算承載力上的本質(zhì)區(qū)別是：前者在計(jì)算極限承載力時(shí) ， 單擊貫人度與最大位移是參考值 ， 計(jì)算過(guò)程與它們無(wú)關(guān) 。 另外 ， 凱司法承載力計(jì)算公式是基于以下三個(gè)假定推導(dǎo)出的： ? 樁身阻抗基本恒定； ? 動(dòng)阻力只與樁底質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度成正比，即全部動(dòng)阻力集中于樁端； ? 土阻力在時(shí)刻 t2=t1+2L/C已充分發(fā)揮； ? Jc值實(shí)際上是一個(gè)無(wú)明確意義的綜合調(diào)整系數(shù) 。 限制條件 ? 1） 樁身存在缺陷 ， 無(wú)法判定樁的豎向承載力 。 ? 2） 樁身缺陷對(duì)水平承載力有影響 。 ? 3） 單擊貫人度大 ， 樁底同向反射強(qiáng)烈且反射峰較寬 ， 側(cè)阻力波 、 端阻力波反射弱 ， 即波形表現(xiàn)出豎向承載性狀明顯與勘察報(bào)告中的地質(zhì)條件不符合 。 ? 4） 嵌巖樁樁底同向反射強(qiáng)烈 ， 且在時(shí)間 2L/C后無(wú)明顯端阻力反射 ,也可采用鉆芯法核驗(yàn) 。 六 灌注樁聲波檢測(cè) 基樁成孔后，灌混凝土之前，在樁內(nèi)預(yù)埋若干根聲測(cè)管作為