高应变拟合检测报告.docx

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高应变拟合检测报告

基 桩 高 应 变 动 力 试 桩 法

检 测 报 告

工程名称：

某工地

工程地点：

委托单位：

检测日期：

 2006 年 12 月 15 日

报告总页数：

 11 页

报告编号：

合同编号：

中国科学院武汉岩土力学所

岩土工程检测中心

2006 年 12 月 20 日

1

工程名称

某工地

检测性质

桩的承载力

检测依据

《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）

委托单位

桩 型

预制混凝土桩

地址

结构型式

框架结构

设计砼强度等级

Ф

设计承载力特征值

（kN）

C25

300

桩径

持力层

400

（6） 粉土

工程桩总数

2 根

检测桩数

高应变 2 根

锤型及重量

组合片锤重 1.0T

检测时间

2006.12.15

桩号（#）

桩径（mm）

设计单桩竖向承载力特征值

（kN）

单桩竖向承载力极限

值（kN）

50

400

300

不低于600kN

801

400

300

不低于600kN

计算分析方法

高           应           变           曲           线           拟           合           法

桩                      号

50

801

最大打击力（kN）

725

781

最大动位移（mm）

2.58

2.18

动测承载力（kN）

630

640

桩侧阻力（kN）

449

465

实测波速 k m / s

3.045

3.180

完 整 性 指 数

1

1

相应缺陷深度 m

无

无

备注

首      页

2

中国科学院武汉岩土力学研究所

岩土工程检测中心

2006 年 12 月 20 日

某工地

基桩高应变动力试桩法检测报告

项 目 负 责 ：

现场检测人员：

（上岗证号）

报 告编 写:

（上岗证号）

校核：

（上岗证号）

审核：

（上岗证号）

授权签字人 :

声明:

1.本检测报告涂改、错页、换页无效；

2.检测单位名称与检测报告专用章名称不符者无效；

3

3.本报告无我单位“技术资格证书章”无效；

4.本报告无检测、审核、技术负责人签字无效；

5.如对本检测报告有异议，可在报告发出后 20 天内向本检测单位书面提请复

议。

2006 年 12 月 20 日

地址：

武昌小洪山邮政编码：

430071

电话：

联系人：

一项目概况…………………………………………5

二工程地质概况……………………………………5～6

三检测依据…………………………………………6

四现场检测…………………………………………6～9

五检测结果…………………………………………9

六结论………………………………………………9

七附图表……………………………………………9

4

工程名称

某工地

工程地点

委托单位

建设单位

勘察单位

设计单位

承建单位

基桩施工单位

监理单位

桩        型

预制混凝土桩

桩径（mm）

Ф400

设计单桩承载力

特征值（kN）

300

设计砼强度

等级

C25

工程桩总数

2 根

检测桩数

高应变检测 2 根

检测日期

2006.12.15

桩长

12.00

持力层

（6） 粉土

检测目的

单桩承载力

网址：

E–mail：

－、项目概况

表 1

5

层号

岩土名称及

年代成因

层厚

（m）

层底埋深

（m）

特        征

管桩

桩周土柱状图

（1）

粘土

0.95

褐黄色、可塑，饱和，属中压缩性土。

fak=21kPa

（2）

粉土

2.47

青灰色、中密，饱和、属中压缩性土。

fak=16kPa

（3）

粉质粘土

1.66

黄褐色、软塑，饱和，属中压缩性土。

fak=15kPa

（4）

粉质夹粉质粘

土

2.59

黄褐色，中密-软塑，饱和，属中压缩性土。

fak=19kPa

（5）

粉质粘土

1.37

黄褐色、软塑，饱和，属中压缩性土。

fak=18kPa

（6）

粉土

2.65

青灰色、中密，饱和、属中压缩性土。

fak=25kPa

检测方法

高应变曲线拟合法

检测标准

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）

备        注

二、工程地质概况

根据某勘测设计研究院提供的《某工地岩土工程勘察报告》，勘察钻探揭

露深度范围内，场地岩土层自上而下主要由六个单元层组成，从成因上看，

（1）

粘土；

（2）粉土；（3）粉质粘土；（4）粉土夹粉质粘土；（5）粉质粘土；

（6）粉土。

岩土层概况、相关岩土物理力学性质指标、桩周土概况详见表 2。

场区岩土层概况                         表 2

三、检测依据

1、检测依据标准及代号：

中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）

2、成桩情况：

根据委托单位提供的设计及施工资料，该工程基桩采用桩径为 400mm，桩型为

预制混凝土桩，桩端持力层为粉土，桩长为 12.0m，桩砼强度等级为 C25。

6

四、现场检测

1、高应变检测流程

本次检测采用高应变曲线拟合法，严格依据执行《建筑基桩检测技术规范》

（JGJ106-2003）被检测桩均被凿去浮浆及破损部分，露出新鲜密实的混凝土；

每根桩两端经打磨平整处理后各对称布置 2 传感器。

测试仪器为 RSM—24FD 浮

点工程动测仪，现场检测设备安装祥见所附示意图 1。

图 1

2 、

高 应

变 曲

线拟合法承载力计算方法

实测曲线拟合法是利用重锤锤击下测量的桩顶力和速度波形来计算桩侧和

桩端阻力分布的一种高应变动测方法。

其计算方法是从一条实测曲线[如 V（t）曲线

─对加速度曲线积分而求得]出发，通过对桩身各段土阻力和其它动力参数进行

设定，然后通过波动理论计算程序，应用行波理论构造迭代格式，将计算的桩顶

力波 Fc（t）曲线同实测的力波曲线 Fm（t）进行反复比较、迭代 （迭代过程中可对人为

假定参数进行调整），使得计算 Fc（t）曲线与实测 Fm（t）曲线的拟合趋于完善（即拟合

因子 MQ 达到设置的标准要求）。

其计算过程可概括为“假定–计算–比较”的循环。

这样既可确定桩的阻力分布和承载力，也可模拟桩的静载 p－s 曲线。

该方法的

具体分析过程如下：

（1） 波动理论

将桩抽象为一维弹性杆，重锤锤击桩顶激发一应力波沿桩身传播，由动量

7

守恒原理、本构关系和变形协调方程可求得一维波动方程：

- c 22= R

∂ 2u

∂ 2t

∂ 2u

∂ x

式中:

 u 为截面位移, c 为波速, x、t 为空间、时间坐标, R 为桩周土阻力。

（2） 波动理论的迭代格式

构造具体迭代格式时，涉及到桩模型、土体阻力模型以及桩土的相互作用

问题。

对于桩，实测曲线拟合法采用 Rausche 和 Goble 提出的 CAPWAP/C 所描

述的连续杆件模型（如图 2）。

一维波动方程的波动解为：

u（x, t ） = f （x - ct ） + g（x + ct ）

该解由两部分组成，分别代表两个行波。

将波动方程的解作更进一步的推导

可得桩截面的力波曲线计算公式：

Pc （ j） = Z ⋅Vm （ j） + 2Pu （i, j - 1）

桩身质点的运动速度V （i, j） 为:

V （i, j） =

桩身质点的位移值 S （i, j）为：

Pd （i, j）

Zi

+ u

Zi+1

S（i, j） = S（i, j - 1） +

∆t

2

[V （i, j - 1） + V （i, j）]

其中：

 Pu 为上行波， Pd 为下行波，Vm 为实测速度波，Z 为波阻抗。

（3） 阻力模型

该方法土阻力模型采用的是 Smith 法的土阻力模型。

RS（i, j） =

RU（i）

q（i）

[S（i, j） - DE（i, j）]

8

⎧ S（i, j） - q（i）当S（i, j） - DE（i, j） > q（i）

⎪

⎩

⎪S（i, j + 1） + q（i） 当 - q（i） > S（i, j） - DE（i, j - 1）

其中， DE（i, j - 1） 为土体单元的塑性位移。

Rd （i, j） = Rs （i, j） ∙ J s （i） ∙ V （i, j）

其中， J s （i）为 Smith 阻尼系数， Rs 为桩侧单元静摩阻力， Rd 为桩侧单元动

摩阻力。

（4）优化方法和参数反映

根据上述建立的桩土模型，假定待反分析的参数 X 为某个值，代入迭代公式

计算，取得计算力波 Fc （t ） 并与量测值 Fm （t ） 比较，使二者的误差为最小的参数值

N pile

就是最终的反分析值，通常将理论计算值与量测值的误差用函数表示：

F （x） = ∑ ABS[Fc （ j） - Fm （ j）]

i=1

ttfsmspile

Actual

CAPWAP             CAPWAPC

材料Ⅰ

1

2

3

R1

R2

R3

1

2

3

4

4

R1

R

材料Ⅱ

RN

2

RN+1

P NS

P NS +1

图 2 Goble 提出的连续桩模型（CAPWAP/C）示意图

N pile –桩单元数； u（i）–桩侧土最大静阻力； Q（i） –桩侧土最大弹性变形；

Jq（i）–桩侧土阻尼系数； Rt –桩端最大静阻力； Qt –桩端最大弹性变形；

f f –桩端部刚柔系数：

Ws –附加土体质量； J ms –模拟能量消耗。

这样就可确定桩的阻力分布，单桩极限承载力及模拟静载 s-p 曲线。

9

型号

编号

量程

准确度

检定证号

检定日期

检定有效期

主机

RSM24FD

2000645

±5V

≤1.0%

振字第 06100366

2006.4.25

一年

传感器

Sy-1

2038

600g

≤1.0%

振字第 06100366

2006.4.25

一年

Sy-06

5014

1000g

≤1.0％

振字第 06100366

2006.4.25

一年

Sy-06

2099

1000g

≤1.0％

振字第 06100366

2006.4.25

一年

应变片

120Ω

锤

高应变检测专用重力锤

120Ω

高应变检测的起重设备采用脱钩、起重机

桩号

桩长

桩径

试验重锤参数

弹性

波速

桩身完

整性评

价

桩侧极

限摩阻

力

桩端极

限承载

力

单桩极

限承载

力

锤

型

锤

重

落

距

#

m

mm

T

m

m/s

kN

kN

kN

50

12.00

400

自由

落锤

1.0

0.5

3045

Ⅰ

449

181

630

801

12.00

400

3180

Ⅰ

465

175

640

3、检测设备

现场检测设备一览表                         表 3

五、检测结果

高应变动力试桩检测结果见表4。

实测力和速度波形及桩侧单位摩阻力分布见

附图。

拟合法结果                        表 4

六、结 论

本次高应变试验共检测 2 根桩。

所测的两根桩单桩竖向极限承载力分别为：

50

号桩 630kN，801 号桩 640kN。

七、附图表

 1. 实测力与速度时程曲线、计算曲线、图表 2 张。

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