1、高應變動測法高應變動測法 高應變動測法是用重錘沖擊樁頂，使樁高應變動測法是用重錘沖擊樁頂，使樁土土產生足夠的相對位移，以充分激發樁周土阻力和產生足夠的相對位移，以充分激發樁周土阻力和樁端支承力，通過分別安裝在樁身兩側的力和加樁端支承力，通過分別安裝在樁身兩側的力和加速度傳感器接收量測力和樁、土系統響應信號，速度傳感器接收量測力和樁、土系統響應信號，從而計算并分析樁身結構完整性和單樁豎向承載從而計算并分析樁身結構完整性和單樁豎向承載力。力。高應變試驗方法：高應變試驗方法：（1 1）動力打樁公式法：）動力打樁公式法：量測打樁最終貫入度，錘重和錘落高。用它估量測打樁最終貫入度，錘重和錘落高。用它估算

2、單樁極限承載力。算單樁極限承載力。（2 2）波動方程分析法（）波動方程分析法（smithsmith法）：法）：量測最終貫入度，錘重、落高和設定樁、土、量測最終貫入度，錘重、落高和設定樁、土、墊層一系列參數。用它預測單樁極限承載力；打樁墊層一系列參數。用它預測單樁極限承載力；打樁拉、壓應力和沉樁能力分析。拉、壓應力和沉樁能力分析。（3 3）波動方程半經驗解析法（）波動方程半經驗解析法（casecase法）：法）：量測樁頂力和速度（加速度信號積分）時程波量測樁頂力和速度（加速度信號積分）時程波形。可估算單樁極限承載力和樁身結構完整性作出形。可估算單樁極限承載力和樁身結構完整性作出評價。評價。（4

3、4）波形擬合法：）波形擬合法：量測樁頂力和速度時程波形。可判定單樁極量測樁頂力和速度時程波形。可判定單樁極限承載力，評價樁身結構完整性，估計樁側與樁限承載力，評價樁身結構完整性，估計樁側與樁端土阻力分布和摸擬靜載荷試驗的端土阻力分布和摸擬靜載荷試驗的Q-SQ-S曲線。曲線。（5 5）靜）靜動試樁法：動試樁法：量測樁頂力和位移時間程波形，可判定單樁量測樁頂力和位移時間程波形，可判定單樁極限承載力。極限承載力。目前采用較多的目前采用較多的CASECASE法，波形擬合法較為廣法，波形擬合法較為廣泛。泛。一、現場檢測技術一、現場檢測技術 1 1、錘頭、錘頭 錘頭形狀制作按錘頭形狀制作按建筑基樁檢測技術

4、規范建筑基樁檢測技術規范（JGJ106-2003JGJ106-2003）中，對錘重和錘形選擇以）中，對錘重和錘形選擇以強制性條文的形式作為嚴格規定，錘頭材質均強制性條文的形式作為嚴格規定，錘頭材質均勻，形狀對稱，錘底平整，高徑（寬）比不得勻，形狀對稱，錘底平整，高徑（寬）比不得小于小于1 1，采用鑄鐵或鑄鋼制作。錘高、寬比一，采用鑄鐵或鑄鋼制作。錘高、寬比一般般2 2：1 1或或1.51.5：1 1。2 2、起重設備、起重設備 錘頭起吊一般用支架或汽吊、鉤機。錘頭起吊一般用支架或汽吊、鉤機。支架：必須注意支架導向軌潤滑預防支架軌支架：必須注意支架導向軌潤滑預防支架軌道磨擦過大而產生高頻橫波和縱

5、波，橫波沿垂道磨擦過大而產生高頻橫波和縱波，橫波沿垂錘軸向往返傳播，縱波沿重錘軸向傳播，在力錘軸向往返傳播，縱波沿重錘軸向傳播，在力曲線上表現為從重錘沖擊前到之后，使力曲線曲線上表現為從重錘沖擊前到之后，使力曲線始終存在一個高頻復雜的振動波干擾。始終存在一個高頻復雜的振動波干擾。汽吊及鉤機：錘的軸心線與樁的軸心要重合，汽吊及鉤機：錘的軸心線與樁的軸心要重合，如稍偏心，出現產生偏心力，兩邊對稱的力和如稍偏心，出現產生偏心力，兩邊對稱的力和加速度傳感器得不到大小相同信號，并且有可加速度傳感器得不到大小相同信號，并且有可能產生機械振動干擾、出現力曲線上存在高頻能產生機械振動干擾、出現力曲線上存在高頻

6、信號干擾。信號干擾。3 3、樁墊、樁墊 樁墊是影響實測波形重要因素：其作用有二樁墊是影響實測波形重要因素：其作用有二個：一是使錘擊力分布均勻、調整錘擊過程的個：一是使錘擊力分布均勻、調整錘擊過程的持續時間，將錘擊能量更有效地往樁頂傳遞。持續時間，將錘擊能量更有效地往樁頂傳遞。二是緩沖錘體的沖擊力，使打樁壓應力不超過二是緩沖錘體的沖擊力，使打樁壓應力不超過容許值。選用材料有膠合板、薄木板，特制的容許值。選用材料有膠合板、薄木板，特制的布墊或紙墊；還可以標準細砂找平（厚度布墊或紙墊；還可以標準細砂找平（厚度10-10-30mm30mm為好）為好）4 4、樁頭處理、樁頭處理 對于混凝土灌注樁先鑿掉樁

7、頂部的破碎層和對于混凝土灌注樁先鑿掉樁頂部的破碎層和軟弱浮漿層，樁頭頂面平整、樁頭中軸線與樁軟弱浮漿層，樁頭頂面平整、樁頭中軸線與樁身上部的中軸線應重合，樁頭主筋應全部直至身上部的中軸線應重合，樁頭主筋應全部直至樁頂混凝土保護層之下，各主筋應在同一高度，樁頂混凝土保護層之下，各主筋應在同一高度，距樁頂距樁頂1 1倍樁徑范圍內，用厚度倍樁徑范圍內，用厚度3 35mm5mm鋼板圍裹鋼板圍裹或距樁頂或距樁頂1.51.5倍樁徑范圍內設置箍筋，間距不大倍樁徑范圍內設置箍筋，間距不大于于100mm100mm，樁頂設置鋼筋網片，樁頂設置鋼筋網片2-32-3層，間距層，間距6060100mm100mm，樁頭混

8、凝土強度等級比樁身混凝土，樁頭混凝土強度等級比樁身混凝土提高提高1 12 2級，且不低于級，且不低于C30C30，樁頭側點處截面尺，樁頭側點處截面尺寸與原樁截面尺寸一致。預制樁樁對不受損，寸與原樁截面尺寸一致。預制樁樁對不受損，可以使用。可以使用。5 5、傳感器安裝、傳感器安裝 按國家標準按國家標準建筑基樁檢測技術規范建筑基樁檢測技術規范（JGJ106-2003JGJ106-2003）附）附F F有關要求。有關要求。（1 1）傳感器必須安裝在離樁頂）傳感器必須安裝在離樁頂2 23 3倍樁徑位置，對于大直徑樁，傳倍樁徑位置，對于大直徑樁，傳感器與樁頂之間距離可適當減少，但不得小于感器與樁頂之間距

9、離可適當減少，但不得小于1 1倍樁徑。如遇到倍樁徑。如遇到樁身截面突變處，要避開，尺量樁身截面一致處為好。避開樁樁身截面突變處，要避開，尺量樁身截面一致處為好。避開樁頂附近復雜的應力應變狀態。頂附近復雜的應力應變狀態。（2 2）傳感器必須對稱安裝在樁兩側面，應變與加速度傳感器的中心）傳感器必須對稱安裝在樁兩側面，應變與加速度傳感器的中心應位于同一水平線上，應變和加速度傳感器之間大于應位于同一水平線上，應變和加速度傳感器之間大于80mm80mm。傳。傳感器的中心軸應樁中心軸保持平衡。感器的中心軸應樁中心軸保持平衡。（3 3）各傳感器的安裝面材質應均勻，密實、平整、并與樁軸線平行，）各傳感器的安裝

10、面材質應均勻，密實、平整、并與樁軸線平行，否則應采用磨光機打磨平整。否則應采用磨光機打磨平整。（4 4）傳感器安裝使用螺栓的鉆孔與樁側表面垂直，牢固。不能由于）傳感器安裝使用螺栓的鉆孔與樁側表面垂直，牢固。不能由于錘擊振動引起松動或接觸不良、尤其力傳感器位置有良好的平錘擊振動引起松動或接觸不良、尤其力傳感器位置有良好的平整面。整面。（5 5）安裝完畢后，檢查應變傳感器緊貼程度是否松動，對其初始應）安裝完畢后，檢查應變傳感器緊貼程度是否松動，對其初始應變值進行監視，保證錘擊時可測軸向變形余量。混凝土樁大于變值進行監視，保證錘擊時可測軸向變形余量。混凝土樁大于+10001000；鋼樁大于；鋼樁大于

11、+15001500。6 6、測試參數選取、測試參數選取 測試前對設定相當重要，要認真結合儀器測試前對設定相當重要，要認真結合儀器使用動能要求進行設定選取。使用動能要求進行設定選取。（1 1）采樣時間間隔）采樣時間間隔5050200200，信號采樣點數不，信號采樣點數不少于少于10241024點；點；（2 2）傳感器的設定值按計量檢定結果設定；）傳感器的設定值按計量檢定結果設定；（3 3）測點處的樁截面尺寸按實際測量確定，波速，）測點處的樁截面尺寸按實際測量確定，波速，質量密度和彈性模量設定；質量密度和彈性模量設定；（4 4）測點以下的樁長和截面積按設計文件或施工）測點以下的樁長和截面積按設計文

12、件或施工記錄提供數據設定。記錄提供數據設定。樁身材料彈性模量按公式計算樁身材料彈性模量按公式計算 E=E=22 E E樁身材料彈性模量（樁身材料彈性模量（KPaKPa）樁身應力波傳播速度（樁身應力波傳播速度（m/sm/s）樁身材料質量密度（樁身材料質量密度（t/m3t/m3）7 7、儀器工作狀態檢查。、儀器工作狀態檢查。在正式試驗之前，檢查儀器是否正常工作狀態，對已在正式試驗之前，檢查儀器是否正常工作狀態，對已連接好的各種傳感器核驗，對檢測儀進行儀器自檢，并連接好的各種傳感器核驗，對檢測儀進行儀器自檢，并觀測量測系統置于正常。觀測量測系統置于正常。8 8、錘擊擇選、錘擊擇選 按國家標準按國家標

13、準建筑基樁檢測技術規范建筑基樁檢測技術規范（JGJ106-JGJ106-20032003）中附錄條文進行，具體大致如下：）中附錄條文進行，具體大致如下：對于摩擦樁或端承摩擦樁，錘重一般為單樁極限承載力對于摩擦樁或端承摩擦樁，錘重一般為單樁極限承載力的的1%1%，但摩擦端承樁的錘重還要大些，才有可能把樁打一，但摩擦端承樁的錘重還要大些，才有可能把樁打一定的貫入度。定的貫入度。錘高大小是影響峰值和樁頂速度的重要因素。落高過小，錘高大小是影響峰值和樁頂速度的重要因素。落高過小，能量不足；落高過大，力峰值過大，易擊碎樁頂。一般的能量不足；落高過大，力峰值過大，易擊碎樁頂。一般的落高落高1.0-2.0m

14、1.0-2.0m之間，最高不應大于之間，最高不應大于2.5m2.5m，最好重錘低打。，最好重錘低打。選擇錘重和落高要使樁貫入度不小于選擇錘重和落高要使樁貫入度不小于2.5mm2.5mm，但也不要，但也不要大于大于10mm10mm。貫入度過小、土強度發揮不充分，貫入度太大。貫入度過小、土強度發揮不充分，貫入度太大不滿足波動理論、實測波形失真不滿足波動理論、實測波形失真 。對于嵌巖樁，在選用錘重和落高時要注意不能把嵌固段對于嵌巖樁，在選用錘重和落高時要注意不能把嵌固段打動，否則嵌固力不能恢復大大降低樁承載力。打動，否則嵌固力不能恢復大大降低樁承載力。9 9、檢測時應及時檢查采集數據的質量。、檢測時

15、應及時檢查采集數據的質量。高應變動測用重錘沖擊，當每對受檢樁記錄沖高應變動測用重錘沖擊，當每對受檢樁記錄沖擊有效錘擊信號后檢查所采集信號進行觀察分析，擊有效錘擊信號后檢查所采集信號進行觀察分析，發現測試曲線采集不理想，應認真檢查樁頭、傳感發現測試曲線采集不理想，應認真檢查樁頭、傳感器有無異常。一般出現較多異常原因：器有無異常。一般出現較多異常原因：傳感器安裝處混凝土開裂或出現嚴重塑性變形使力傳感器安裝處混凝土開裂或出現嚴重塑性變形使力曲線最終未歸零；曲線最終未歸零；嚴重錘擊偏心，兩側力信號幅值相差超過嚴重錘擊偏心，兩側力信號幅值相差超過1 1倍；倍；觸變效應的影響、預制樁在多次錘擊下承載力下降

16、；觸變效應的影響、預制樁在多次錘擊下承載力下降；四通道測試數據不全。四通道測試數據不全。1010、現場測曲線判斷。、現場測曲線判斷。（1 1）力傳感器未上緊，波形產生自振；）力傳感器未上緊，波形產生自振；（2 2）波形信號不回零，表明靠近測點附近混凝土）波形信號不回零，表明靠近測點附近混凝土有塑性變形；有塑性變形；（3 3）波形峰值處力大于速度，表明靠近測點附近）波形峰值處力大于速度，表明靠近測點附近樁身有擴頸或墊層和樁相連；樁身有擴頸或墊層和樁相連；（4 4）波形峰值處速度大于力，表明靠近測點附近）波形峰值處速度大于力，表明靠近測點附近樁身樁相連。樁身樁相連。（5 5）波形峰值處速度大于力，

17、力波不回零，表明）波形峰值處速度大于力，力波不回零，表明測點附近樁身有裂縫，或傳感器安在新接樁頭上，測點附近樁身有裂縫，或傳感器安在新接樁頭上，接頭連接沒有做好。接頭連接沒有做好。一般正常一般正常F F和和ZVZV曲線：曲線：波形沒有明顯的高頻雜波信號干擾；波形沒有明顯的高頻雜波信號干擾；兩組兩組F F和和ZVZV時程波形最終回歸零值；時程波形最終回歸零值；兩組兩組F F和和ZVZV時程波形的峰值前應重合，峰值后兩時程波形的峰值前應重合，峰值后兩者協調；者協調；F F曲線一般為正值、因為在樁頂附近應力為壓力；曲線一般為正值、因為在樁頂附近應力為壓力；在樁底反射信號出現前、在樁底反射信號出現前、

18、ZVZV曲線應在曲線應在F F曲線的下曲線的下方，它差值的一半等于對應時刻接受到的阻力值；方，它差值的一半等于對應時刻接受到的阻力值；由加速度信號積分得到的位移曲線一般是先急劇由加速度信號積分得到的位移曲線一般是先急劇上升，接著突然下降，下降到最小值后又緩緩上上升，接著突然下降，下降到最小值后又緩緩上升，最后穩定在一條水平線上。升，最后穩定在一條水平線上。二、二、CASECASE法法CASECASE數學模型數學模型 CASECASE法的數學模型較為簡單，只考慮樁和法的數學模型較為簡單，只考慮樁和樁周土的簡化模型。樁周土的簡化模型。（1 1）把樁假定為均勻連續的一維桿，并且物理參數）把樁假定為均

19、勻連續的一維桿，并且物理參數在測試的時間內是不變化的，稱為時不變。在測試的時間內是不變化的，稱為時不變。（2 2）土的模型）土的模型 試樁時認為樁、土界面發生破壞，樁的承載力試樁時認為樁、土界面發生破壞，樁的承載力為樁的支承能力。為樁的支承能力。實測總阻力近似看成靜阻力和動阻力兩部分組實測總阻力近似看成靜阻力和動阻力兩部分組成。成。R R總總=R=R靜靜+R+R動動 靜阻力靜阻力RSRS簡化為理想剛塑性模型，即當土中應力達某一數值簡化為理想剛塑性模型，即當土中應力達某一數值后，不隨變形增加而增加，忽略彈性變形（圖后，不隨變形增加而增加，忽略彈性變形（圖a a）,于是于是 R R(Z)(Z)=R

20、=Ru u 動阻力動阻力RdRd簡化為與樁的運動速度成線性關系的粘滯阻尼模型，簡化為與樁的運動速度成線性關系的粘滯阻尼模型，用一個阻尼表示（圖用一個阻尼表示（圖b b）:R Rd d=J=J(z(z)V V（z)z)式中：式中：J J(Z)(Z)深度深度Z Z處樁側土粘滯阻尼系數（處樁側土粘滯阻尼系數（kNkNs/ms/m），為直線斜），為直線斜率。率。V V(Z)(Z)深度深度Z Z處樁身運動速度（處樁身運動速度（m/sm/s）動力試樁實際用的是動力試樁實際用的是smithsmith阻尼系數和阻尼系數和casecase阻尼系數：阻尼系數：當用當用smithsmith阻尼系數時，阻尼系數時，R

21、 Rd d=J=JS(Z)S(Z)RuRu(Z)(Z)V V(Z)(Z)當用當用casecase阻尼系數時，阻尼系數時，R Rd d=J=JC(Z)C(Z)Z ZV V(Z)(Z)式中：式中：J JC(ZC(Z）casecase阻尼系數是無量綱參數阻尼系數是無量綱參數 Z Z樁身阻抗（樁身阻抗（kNkNs/ms/m）對上述對上述casecase法數學模型成立，用法數學模型成立，用casecase法分析方法分析，法分析方法分析，把試樁看成三條基本假定：把試樁看成三條基本假定：樁身是等效阻抗的（樁身是等效阻抗的（Z=Z=），），Z Z沿樁身不變。該沿樁身不變。該假定對鋼樁，預制樁和預應力管樁在樁身

22、無缺陷性況下假定對鋼樁，預制樁和預應力管樁在樁身無缺陷性況下基本適用；而灌注樁斷面是不均勻，樁身即使無任何缺基本適用；而灌注樁斷面是不均勻，樁身即使無任何缺陷也難以達到，在該假定條件下，實測信號除了土阻力陷也難以達到，在該假定條件下，實測信號除了土阻力和樁底信號的反射波外，設有任何阻抗變化的反射波。和樁底信號的反射波外，設有任何阻抗變化的反射波。動阻力集中在樁底，忽略樁側動阻力。動阻力集中在樁底，忽略樁側動阻力。忽略應力波在傳播過程的能量損耗，包括樁身中內阻忽略應力波在傳播過程的能量損耗，包括樁身中內阻尼損耗向樁周土的逸散。在該假定條件下，應力波傳播尼損耗向樁周土的逸散。在該假定條件下，應力波

23、傳播過程沒有波形畸變和幅值的變化。過程沒有波形畸變和幅值的變化。CaseCase法單樁承載力確定：法單樁承載力確定：CaseCase法動測試樁，在有足夠能量錘擊樁頂時，法動測試樁，在有足夠能量錘擊樁頂時，可以激發出樁周土阻力，實測樁頂附近的力和速可以激發出樁周土阻力，實測樁頂附近的力和速度程波形。度程波形。由波動方程和行波理論可推導得到由波動方程和行波理論可推導得到casecase法單樁極限承載力公式：法單樁極限承載力公式：R Rn n=R=RJ JC C(2F(2Ft tR)R)R=1/2F R=1/2F(t1)(t1)F F(t2)(t2)Z/2(VZ/2(V1 1V V2 2)式中式中:

24、R:Rn n單樁極限承載力單樁極限承載力 R R打入總阻力打入總阻力 F F(t1)(t1)、V V(t1)(t1)t t1 1時刻力和速度值時刻力和速度值 F F(t2)(t2)、V V(t2)(t2)t t2 2時刻樁頂反射處的力和速度值。時刻樁頂反射處的力和速度值。t t1 1時刻可取在第一峰值，第二峰值或最大峰值處。三種時刻可取在第一峰值，第二峰值或最大峰值處。三種取法一般情況其結果相差不大，如果有明顯差別、應選擇提取法一般情況其結果相差不大，如果有明顯差別、應選擇提供最大靜阻力的位置。供最大靜阻力的位置。t t2 2為樁底反射點位置，為樁底反射點位置，(t(t1 1+2L/c)+2L

25、/c)t t1 1和和t t2 2確定后，在波形上確定后，在波形上F F(t1)(t1)、F F(t2)(t2)、V V(t1)(t1)、V V(t2)(t2)都有樁都有樁身阻抗身阻抗Z Z可根據樁徑和波速計算得到：可根據樁徑和波速計算得到：casecase阻尼系數阻尼系數J JC C可由可由靜、動對比結果反算求得或經驗取值。靜、動對比結果反算求得或經驗取值。一般一般casecase阻尼系數通過大量靜、動對數據各土層取值阻尼系數通過大量靜、動對數據各土層取值范圍：范圍：憑經驗選取憑經驗選取casecase阻尼系數要慎重，望大家大量進行靜阻尼系數要慎重，望大家大量進行靜動對比試驗資料，建立地方動

26、對比試驗資料，建立地方casecase阻尼系數。阻尼系數。CaseCase法分析有多種方法：法分析有多種方法：阻尼系數法（阻尼系數法（RSPRSP）,最大阻尼力法（最大阻尼力法（RMXRMX）,卸載法卸載法RSU,RSU,自動法（自動法（RAURAU）。）。但但casecase法推算基本準確，最好采用其它方法進行計算。法推算基本準確，最好采用其它方法進行計算。三、波形擬合法：三、波形擬合法：波形擬合評價單樁極限承載力，目前認為是最先進技術，波形擬合評價單樁極限承載力，目前認為是最先進技術，它具多解性，無唯一解。在擬合過程可調整的參數有側阻，它具多解性，無唯一解。在擬合過程可調整的參數有側阻，端

27、阻，最大彈性位，土阻尼系數，樁截面積，波速和混凝土端阻，最大彈性位，土阻尼系數，樁截面積，波速和混凝土彈性模量等，改變以土任何一個參數都可能使某些單元段計彈性模量等，改變以土任何一個參數都可能使某些單元段計算波形和實測波形吻合。算波形和實測波形吻合。1 1、波形擬合基本原理、波形擬合基本原理 波形擬合現場測試和數據采集與波形擬合現場測試和數據采集與casecase法完全一樣，得到法完全一樣，得到的是兩根實測波形的是兩根實測波形F(t)F(t)和和V(t)V(t)。實測波形包含有樁身阻抗變。實測波形包含有樁身阻抗變化和土阻力（樁承載力）信號。化和土阻力（樁承載力）信號。把樁劃分若干分段（單元），

28、假定各分段的樁、土參數。把樁劃分若干分段（單元），假定各分段的樁、土參數。如樁身阻抗、土的阻力及沿樁身分布，最大彈限如樁身阻抗、土的阻力及沿樁身分布，最大彈限QKQK和阻尼系和阻尼系數數JSJS或或JCJC等。用實測的波形速度或力，作為已知邊界條件進等。用實測的波形速度或力，作為已知邊界條件進行波動程序計算，求得力或速度波形。也就是用計算波形法行波動程序計算，求得力或速度波形。也就是用計算波形法擬合實測波形，兩者進行比較，直到兩者吻合程序達到滿意擬合實測波形，兩者進行比較，直到兩者吻合程序達到滿意為止。從而得到單根限承載力，樁側阻力分布，計算的荷載為止。從而得到單根限承載力，樁側阻力分布，計算

29、的荷載沉降曲線（沉降曲線（Q QS S曲線）和樁身結構完整性。曲線）和樁身結構完整性。波形擬合過程反復迭代計算過程（框圖），要得到波形擬合過程反復迭代計算過程（框圖），要得到各分離單元的速度響應曲線，可以解波動方程得到各單各分離單元的速度響應曲線，可以解波動方程得到各單元的力曲線元的力曲線F FC C。將計算的曲線。將計算的曲線F FC C和實測的力曲線和實測的力曲線F Fm m進行比進行比較，并調整各單元參數值得較，并調整各單元參數值得F FC C和和F Fm m良好吻合。認為對樁、良好吻合。認為對樁、土參數假定實際情況接近，即為試驗所得需要結果。土參數假定實際情況接近，即為試驗所得需要結果

30、。2 2、波形擬合法的數學模型。、波形擬合法的數學模型。波形擬合法的數學模型分為樁身和土的模型波形擬合法的數學模型分為樁身和土的模型（1 1）樁身模型）樁身模型 波形擬合法采用波形擬合法采用“連續連續”，把樁看作連續的、不，把樁看作連續的、不變的，線性的和一維的彈性桿件。把樁劃分為變的，線性的和一維的彈性桿件。把樁劃分為NpNp分分段長度保持應力波在通過每個分段時所需的時間相段長度保持應力波在通過每個分段時所需的時間相等，分段本身阻抗是恒定的，但各分段阻抗可以不等，分段本身阻抗是恒定的，但各分段阻抗可以不同。樁身內阻尼引起應力波的衰減可用衰減率模擬。同。樁身內阻尼引起應力波的衰減可用衰減率模擬

31、。有的計算軟件，還可考慮裂縫在受力過程中的閉合有的計算軟件，還可考慮裂縫在受力過程中的閉合張開程度，局部不密實的混凝土應力張開程度，局部不密實的混凝土應力應變的非線應變的非線性關系問題。性關系問題。（2 2）土模型）土模型 波形擬合法將土簡化為理想彈塑性模型模型。波形擬合法將土簡化為理想彈塑性模型模型。（a a）、）、(b)(b)是樁側阻和樁端阻的靜阻力模型。當土位移是樁側阻和樁端阻的靜阻力模型。當土位移Q Qkmkm小于最小于最大彈性位移大彈性位移Q Qk k時、應力應變呈線性關系，一旦位移達到最大彈性位移時、應力應變呈線性關系，一旦位移達到最大彈性位移Q Qk k值，應力不再隨應變增加而增

32、加，土進入塑性狀態。值，應力不再隨應變增加而增加，土進入塑性狀態。R Rk(z)k(z)=(u=(u(z)(z)/Q/Qk k)R)Rukuk (u (u(z)(z)QQk k)R Rk(z)k(z)=R=Rukuk (u (u(z)(z)=Q=Qk k)式中：式中：R Rukuk樁在樁在Z Z深度處土的極限靜阻力（深度處土的極限靜阻力（mmmm）Q Qk k土的最大彈性位移（土的最大彈性位移（mmmm）u u(z)(z)深度深度Z Z處土位移處土位移(mm)(mm)實際土是彈塑物質，應力應變關系實際上是非線性關系。加載和實際土是彈塑物質，應力應變關系實際上是非線性關系。加載和卸載過程表現出不

33、同性質，以上的模型是很近似。當樁受錘擊后，樁卸載過程表現出不同性質，以上的模型是很近似。當樁受錘擊后，樁身除向下運動（加載過程）外，還可產生回彈（卸載過程），所以計身除向下運動（加載過程）外，還可產生回彈（卸載過程），所以計算程序除了有加載彈限算程序除了有加載彈限Q Qk k（最大彈性位移），還給定卸載彈限（最大彈性位移），還給定卸載彈限Q Qkmkm（卸（卸載最大彈性位移）參數，在相同極限阻力條件下，載最大彈性位移）參數，在相同極限阻力條件下，Q QkmkmQ Qk k。樁身上、下運動有可能反復多次，所以條件考慮了反復加載程度樁身上、下運動有可能反復多次，所以條件考慮了反復加載程度（重加載水

34、平）（重加載水平）R RL L和和R RLtLt參數。參數。樁出現回彈，局部單元向上運動，樁側開始樁出現回彈，局部單元向上運動，樁側開始卸載，當樁土相對位移出現負值時，側阻方向下卸載，當樁土相對位移出現負值時，側阻方向下（卸載水平）。（卸載水平）。樁尖靜阻力模型中圖樁尖靜阻力模型中圖b b，由于樁尖不能受拉，由于樁尖不能受拉，不存在卸載水平，灌注樁樁底有可能存在沉渣或不存在卸載水平，灌注樁樁底有可能存在沉渣或虛土，預制樁由于打樁擠土效應會使樁上抬，樁虛土，預制樁由于打樁擠土效應會使樁上抬，樁尖產生縫隙。故分析中設置尖產生縫隙。故分析中設置“土隙土隙”參數參數GAPGAP。3 3、波形擬合法計算

35、要考慮主要參數、波形擬合法計算要考慮主要參數 波形擬合法中，為了使計算波形和實測波形吻合，波形擬合法中，為了使計算波形和實測波形吻合，優先調整的參數是各分段單元的側阻力優先調整的參數是各分段單元的側阻力R Rsksk，樁側土阻尼，樁側土阻尼系數系數J JC C,最大彈性位移最大彈性位移Q Qk k和樁端阻力和樁端阻力R Rutut，樁端土最大彈性，樁端土最大彈性位移位移Q Qt t、樁尖土阻尼系數、樁尖土阻尼系數J Jctct。調整土阻力調整土阻力R Rukuk、R Rutut 當某分段單元的側阻當某分段單元的側阻R Rukuk增加，該分段單元往后計算增加，該分段單元往后計算力波形力波形F F

36、c(t)c(t)一起升高；樁端土阻力一起升高；樁端土阻力R Rutut增加，增加，2L/C2L/C處及其處及其后后F Fc(t)c(t)波形一起升高、而對波形一起升高、而對2L/C2L/C以前分段單元無影響。樁以前分段單元無影響。樁側側R Rukuk增加，使計算貫入度減少。增加，使計算貫入度減少。調整阻尼系數調整阻尼系數J JC C和和J JCtCt 動阻力大小和運動速度，阻尼系數成正比，某單元動阻力大小和運動速度，阻尼系數成正比，某單元樁側或樁尖土阻尼系數樁側或樁尖土阻尼系數J JC C和和J JCtCt增加，相應的增加，相應的F Fc(t)c(t)波形上升，波形上升，反之反之F Fc(t)

37、c(t)下降。阻尼系數過低會使計算下降。阻尼系數過低會使計算F Fc(t)c(t)波形后段產生波形后段產生低頻振蕩。樁頭土阻尼系數增加會使計算的貫入度減小。低頻振蕩。樁頭土阻尼系數增加會使計算的貫入度減小。阻尼系數阻尼系數J JC C值一般在值一般在0.010.012 2間變化。間變化。調整土的加載最大彈性位移調整土的加載最大彈性位移Q Qk k 當調整個別分段單元的當調整個別分段單元的Q Qk k值時，對計算力波形影響不值時，對計算力波形影響不大，連續調整許多分段單元大，連續調整許多分段單元Q Qk k值才對值才對F Fc(t)c(t)有顯著影響。有顯著影響。當當Q Qk k值增加時，使值增

38、加時，使F Fc(t)c(t)波形逆時針方向轉動，即上部波形逆時針方向轉動，即上部分段單元分段單元F Fc(t)c(t)波形下降，下部分段單元波形下降，下部分段單元F Fc(t)c(t)上升。上升。當當Q Qk k值減少時，使值減少時，使F Fc(t)c(t)波形順時針方向轉動，即上部波形順時針方向轉動，即上部分段單元分段單元F Fc(t)c(t)波形上升，下部分段單元波形上升，下部分段單元F Fc(t)c(t)下降。下降。當樁底土當樁底土Q Qkmkm值減小，會引起樁底土的快速加卸載，使值減小，會引起樁底土的快速加卸載，使2L/C2L/C處處F Fc(t)c(t)波形上升，稍后波形上升，稍后

39、F Fc(t)c(t)波形下降。波形下降。樁底土樁底土Q Qkmkm減小，使計算貫入度增大。無論是樁側或樁減小，使計算貫入度增大。無論是樁側或樁底土，其最大彈性位移值一般都在底土，其最大彈性位移值一般都在1 110mm10mm之間變化。之間變化。4 4、波形擬合法的樁阻抗變化。、波形擬合法的樁阻抗變化。樁身阻抗樁身阻抗Z=EZ=EA/C,A/C,當改變樁截面積當改變樁截面積A A或混或混凝土彈性模量凝土彈性模量E E或應力波速或應力波速C C都可使樁身阻抗變化。都可使樁身阻抗變化。樁身截面積變化：當某分段單元截面積增大，對應單樁身截面積變化：當某分段單元截面積增大，對應單元的計算力波形元的計算

40、力波形F Fc(t)c(t)上，而下一單元相對上單元為縮上，而下一單元相對上單元為縮頸，因此往下單元頸，因此往下單元F Fc(t)c(t)，波形下降；樁尖位置截面積，波形下降；樁尖位置截面積增大，對增大，對F Fc(t)c(t)影響較大，使樁尖單元影響較大，使樁尖單元F Fc(t)c(t)上升。上升。樁身裂隙的影響：預制樁樁身裂縫，灌注樁樁身斷樁，樁身裂隙的影響：預制樁樁身裂縫，灌注樁樁身斷樁，可以加上裂隙模擬，下行壓縮波遇到裂隙要反射上行可以加上裂隙模擬，下行壓縮波遇到裂隙要反射上行拉力波，裂隙上面單元使計算力波拉力波，裂隙上面單元使計算力波F Fc(t)c(t)下降，裂隙下下降，裂隙下面單

41、元面單元F Fc(t)c(t)上升。上升。土隙土隙CAPCAP的影響：對灌注樁樁底可沉渣或虛土存在，的影響：對灌注樁樁底可沉渣或虛土存在，預制樁由于擠土效應，地表面土上升，使樁上抬，樁預制樁由于擠土效應，地表面土上升，使樁上抬，樁尖形成土隙，擬合程序增加上土隙，使端阻力發揮遲尖形成土隙，擬合程序增加上土隙，使端阻力發揮遲后，影響端阻力充分發揮，減小土隙，使后，影響端阻力充分發揮，減小土隙，使2L/C2L/C前分段前分段單元計算力波形單元計算力波形F Fc(t)c(t)上升，上升，2L/C2L/C后局部后局部F Fc(t)c(t)波形下降。波形下降。土塞的影響：開口鋼管樁或開預應力管樁，打樁過程

42、土塞的影響：開口鋼管樁或開預應力管樁，打樁過程有部分土涌入管內，動力試樁時，這部分土體成為外有部分土涌入管內，動力試樁時，這部分土體成為外加質量，從而產生不可忽略的慣性力，加上土塞，使加質量，從而產生不可忽略的慣性力，加上土塞，使2L/C2L/C前數個單元計算力波形前數個單元計算力波形F Fc(t)c(t)上升，上升，2L/C 2L/C 往后單元往后單元F Fc(t)c(t)下降。下降。速度的影響：提高平均波速使速度的影響：提高平均波速使0 02L/C2L/C之間力波形之間力波形F Fc(t)c(t)前段上升，后段下降，同時使樁底反射提前。前段上升，后段下降，同時使樁底反射提前。5 5、波形擬

43、合法的阻力對計算各時段力波形。、波形擬合法的阻力對計算各時段力波形。圖中實線是實測力波形圖中實線是實測力波形Fm(t),Fm(t),虛線是實測速度虛線是實測速度波形。當已知計算波形波形。當已知計算波形Fc(t)Fc(t)，可以把波形分四個時，可以把波形分四個時段討論土阻力的影響段討論土阻力的影響。時段時段I:I:從沖擊開始至從沖擊開始至2L/C2L/C時段，該段擬合好壞，主要時段，該段擬合好壞，主要是假定的各分段的側阻力起主要作用。對長樁更是是假定的各分段的側阻力起主要作用。對長樁更是如此；如此；時段時段：從：從2L/C2L/C開始至開始至t tr r+3ms+3ms時段（時段（t tr r為

44、沖擊開始至為沖擊開始至力峰值時間），該段調整端阻力和總阻力，使波形力峰值時間），該段調整端阻力和總阻力，使波形吻合；吻合；時段時段：從：從2L/C2L/C開始至開始至t tr r+5ms+5ms時段，該時段主要調整時段，該時段主要調整總阻力大小和阻尼系數使用波形吻合；總阻力大小和阻尼系數使用波形吻合；時段時段：第：第時段結束位置延時時段結束位置延時20ms20ms，該時段主要調，該時段主要調整卸載參數，卸載最大彈性位移整卸載參數，卸載最大彈性位移Q Qkmkm和卸載水平和卸載水平V Vn n，使波形吻合。使波形吻合。6 6、如何評價波形擬合的結果、如何評價波形擬合的結果 應滿足三個條件：應滿足

45、三個條件：樁身各分段相應土層的側阻力，樁身分布符合巖土樁身各分段相應土層的側阻力，樁身分布符合巖土工程的合理范圍計算波形和實測波形，兩者吻合達工程的合理范圍計算波形和實測波形，兩者吻合達到滿意程度。即擬合質量系數到滿意程度。即擬合質量系數MQMQ小于規定的值。小于規定的值。為一個定數。為一個定數。樁貫入度的計算值和實際值（測量值）吻合良好。樁貫入度的計算值和實際值（測量值）吻合良好。五、樁身完整性及缺陷位置計算五、樁身完整性及缺陷位置計算計算樁身完整性系數計算樁身完整性系數=Z=Z1 1/Z/Z2 2式中：式中：樁身完整性系數；樁身完整性系數；Z Z1 1被測截面樁身阻抗；被測截面樁身阻抗；Z

46、 Z2 2測點處樁身阻抗；測點處樁身阻抗；R Rx x缺陷以上部位土阻力的估計值，等于缺缺陷以上部位土阻力的估計值，等于缺 陷反射波起始點的力與速度乘以樁身截陷反射波起始點的力與速度乘以樁身截 面力學阻抗之差值，取值方法見下圖。面力學阻抗之差值，取值方法見下圖。計算裝身缺陷位置計算裝身缺陷位置x x：x=cx=c（t tx x-t-t1 1）/2000/2000 x x 樁身缺陷至傳感器安裝點的距離；樁身缺陷至傳感器安裝點的距離；t tx x缺陷反射峰對應的時刻（缺陷反射峰對應的時刻（msms）；）；c c 樁身混凝土平均波速樁身混凝土平均波速(m/s)(m/s)。七、檢測報告七、檢測報告 檢測報告一定按國家行業標準要求所需要內檢測報告一定按國家行業標準要求所需要內容進行。容進行。