高应变动测法培训.ppt

1、高应变动测法高应变动测法张义俊张义俊 高应变动测法是用重锤冲击桩顶，使桩高应变动测法是用重锤冲击桩顶，使桩土土产生足够的相对位移，以充分激发桩周土阻力和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，通过分别安装在桩身两侧的力和加桩端支承力，通过分别安装在桩身两侧的力和加速度传感器接收量测力和桩、土系统响应信号，速度传感器接收量测力和桩、土系统响应信号，从而计算并分析桩身结构完整性和单桩竖向承载从而计算并分析桩身结构完整性和单桩竖向承载力。力。高应变试验方法：高应变试验方法：（1 1）动力打桩公式法：）动力打桩公式法：量测打桩最终贯入度，锤重和锤落高。用它估量测打桩最终贯入度，锤重和锤落

2、高。用它估算单桩极限承载力。算单桩极限承载力。（2 2）波动方程分析法（）波动方程分析法（smithsmith法）：法）：量测最终贯入度，锤重、落高和设定桩、土、量测最终贯入度，锤重、落高和设定桩、土、垫层一系列参数。用它预测单桩极限承载力；打桩垫层一系列参数。用它预测单桩极限承载力；打桩拉、压应力和沉桩能力分析。拉、压应力和沉桩能力分析。（3 3）波动方程半经验解析法（）波动方程半经验解析法（casecase法）：法）：量测桩顶力和速度（加速度信号积分）时程波量测桩顶力和速度（加速度信号积分）时程波形。可估算单桩极限承载力和桩身结构完整性作出形。可估算单桩极限承载力和桩身结构完整性作出评价。

3、评价。（4 4）波形拟合法：）波形拟合法：量测桩顶力和速度时程波形。可判定单桩极量测桩顶力和速度时程波形。可判定单桩极限承载力，评价桩身结构完整性，估计桩侧与桩限承载力，评价桩身结构完整性，估计桩侧与桩端土阻力分布和摸拟静载荷试验的端土阻力分布和摸拟静载荷试验的Q-SQ-S曲线。曲线。（5 5）静）静动试桩法：动试桩法：量测桩顶力和位移时间程波形，可判定单桩量测桩顶力和位移时间程波形，可判定单桩极限承载力。极限承载力。目前采用较多的目前采用较多的CASECASE法，波形拟合法较为广法，波形拟合法较为广泛。泛。一、现场检测技术一、现场检测技术 1 1、锤头、锤头 锤头形状制作按锤头形状制作按建筑

4、基桩检测技术规范建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003JGJ106-2003）中，对锤重和锤形选择以）中，对锤重和锤形选择以强制性条文的形式作为严格规定，锤头材质均强制性条文的形式作为严格规定，锤头材质均匀，形状对称，锤底平整，高径（宽）比不得匀，形状对称，锤底平整，高径（宽）比不得小于小于1 1，采用铸铁或铸钢制作。锤高、宽比一，采用铸铁或铸钢制作。锤高、宽比一般般2 2：1 1或或1.51.5：1 1。2 2、起重设备、起重设备 锤头起吊一般用支架或汽吊、钩机。锤头起吊一般用支架或汽吊、钩机。支架：必须注意支架导向轨润滑预防支架轨支架：必须注意支架导向轨润滑预防支架轨道磨擦过大而产生

5、高频横波和纵波，横波沿垂道磨擦过大而产生高频横波和纵波，横波沿垂锤轴向往返传播，纵波沿重锤轴向传播，在力锤轴向往返传播，纵波沿重锤轴向传播，在力曲线上表现为从重锤冲击前到之后，使力曲线曲线上表现为从重锤冲击前到之后，使力曲线始终存在一个高频复杂的振动波干扰。始终存在一个高频复杂的振动波干扰。汽吊及钩机：锤的轴心线与桩的轴心要重合，汽吊及钩机：锤的轴心线与桩的轴心要重合，如稍偏心，出现产生偏心力，两边对称的力和如稍偏心，出现产生偏心力，两边对称的力和加速度传感器得不到大小相同信号，并且有可加速度传感器得不到大小相同信号，并且有可能产生机械振动干扰、出现力曲线上存在高频能产生机械振动干扰、出现力曲

6、线上存在高频信号干扰。信号干扰。3 3、桩垫、桩垫 桩垫是影响实测波形重要因素：其作用有二桩垫是影响实测波形重要因素：其作用有二个：一是使锤击力分布均匀、调整锤击过程的个：一是使锤击力分布均匀、调整锤击过程的持续时间，将锤击能量更有效地往桩顶传递。持续时间，将锤击能量更有效地往桩顶传递。二是缓冲锤体的冲击力，使打桩压应力不超过二是缓冲锤体的冲击力，使打桩压应力不超过容许值。选用材料有胶合板、薄木板，特制的容许值。选用材料有胶合板、薄木板，特制的布垫或纸垫；还可以标准细砂找平（厚度布垫或纸垫；还可以标准细砂找平（厚度10-10-30mm30mm为好）为好）4 4、桩头处理、桩头处理 对于混凝土灌

7、注桩先凿掉桩顶部的破碎层和对于混凝土灌注桩先凿掉桩顶部的破碎层和软弱浮浆层，桩头顶面平整、桩头中轴线与桩软弱浮浆层，桩头顶面平整、桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合，桩头主筋应全部直至身上部的中轴线应重合，桩头主筋应全部直至桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度，桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度，距桩顶距桩顶1 1倍桩径范围内，用厚度倍桩径范围内，用厚度3 35mm5mm钢板围裹钢板围裹或距桩顶或距桩顶1.51.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不大倍桩径范围内设置箍筋，间距不大于于100mm100mm，桩顶设置钢筋网片，桩顶设置钢筋网片2-32-3层，间距层，间距6060100mm100

8、mm，桩头混凝土强度等级比桩身混凝土，桩头混凝土强度等级比桩身混凝土提高提高1 12 2级，且不低于级，且不低于C30C30，桩头侧点处截面尺，桩头侧点处截面尺寸与原桩截面尺寸一致。预制桩桩对不受损，寸与原桩截面尺寸一致。预制桩桩对不受损，可以使用。可以使用。5 5、传感器安装、传感器安装 按国家标准按国家标准建筑基桩检测技术规范建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003JGJ106-2003）附）附F F有关要求。有关要求。（1 1）传感器必须安装在离桩顶）传感器必须安装在离桩顶2 23 3倍桩径位置，对于大直径桩，传倍桩径位置，对于大直径桩，传感器与桩顶之间距离可适当减少，但不得小于感器

9、与桩顶之间距离可适当减少，但不得小于1 1倍桩径。如遇到倍桩径。如遇到桩身截面突变处，要避开，尺量桩身截面一致处为好。避开桩桩身截面突变处，要避开，尺量桩身截面一致处为好。避开桩顶附近复杂的应力应变状态。顶附近复杂的应力应变状态。（2 2）传感器必须对称安装在桩两侧面，应变与加速度传感器的中心）传感器必须对称安装在桩两侧面，应变与加速度传感器的中心应位于同一水平线上，应变和加速度传感器之间大于应位于同一水平线上，应变和加速度传感器之间大于80mm80mm。传。传感器的中心轴应桩中心轴保持平衡。感器的中心轴应桩中心轴保持平衡。（3 3）各传感器的安装面材质应均匀，密实、平整、并与桩轴线平行，）各

10、传感器的安装面材质应均匀，密实、平整、并与桩轴线平行，否则应采用磨光机打磨平整。否则应采用磨光机打磨平整。（4 4）传感器安装使用螺栓的钻孔与桩侧表面垂直，牢固。不能由于）传感器安装使用螺栓的钻孔与桩侧表面垂直，牢固。不能由于锤击振动引起松动或接触不良、尤其力传感器位置有良好的平锤击振动引起松动或接触不良、尤其力传感器位置有良好的平整面。整面。（5 5）安装完毕后，检查应变传感器紧贴程度是否松动，对其初始应）安装完毕后，检查应变传感器紧贴程度是否松动，对其初始应变值进行监视，保证锤击时可测轴向变形余量。混凝土桩大于变值进行监视，保证锤击时可测轴向变形余量。混凝土桩大于+10001000；钢桩大

11、于；钢桩大于+15001500。6 6、测试参数选取、测试参数选取 测试前对设定相当重要，要认真结合仪器测试前对设定相当重要，要认真结合仪器使用动能要求进行设定选取。使用动能要求进行设定选取。（1 1）采样时间间隔）采样时间间隔5050200200，信号采样点数不，信号采样点数不少于少于10241024点；点；（2 2）传感器的设定值按计量检定结果设定；）传感器的设定值按计量检定结果设定；（3 3）测点处的桩截面尺寸按实际测量确定，波速，）测点处的桩截面尺寸按实际测量确定，波速，质量密度和弹性模量设定；质量密度和弹性模量设定；（4 4）测点以下的桩长和截面积按设计文件或施工）测点以下的桩长和截

12、面积按设计文件或施工记录提供数据设定。记录提供数据设定。桩身材料弹性模量按公式计算桩身材料弹性模量按公式计算 E=E=22 E E桩身材料弹性模量（桩身材料弹性模量（KPaKPa）桩身应力波传播速度（桩身应力波传播速度（m/sm/s）桩身材料质量密度（桩身材料质量密度（t/m3t/m3）7 7、仪器工作状态检查。、仪器工作状态检查。在正式试验之前，检查仪器是否正常工作状态，对已在正式试验之前，检查仪器是否正常工作状态，对已连接好的各种传感器核验，对检测仪进行仪器自检，并连接好的各种传感器核验，对检测仪进行仪器自检，并观测量测系统置于正常。观测量测系统置于正常。8 8、锤击择选、锤击择选 按国家

13、标准按国家标准建筑基桩检测技术规范建筑基桩检测技术规范（JGJ106-JGJ106-20032003）中附录条文进行，具体大致如下：）中附录条文进行，具体大致如下：对于摩擦桩或端承摩擦桩，锤重一般为单桩极限承载力对于摩擦桩或端承摩擦桩，锤重一般为单桩极限承载力的的1%1%，但摩擦端承桩的锤重还要大些，才有可能把桩打一，但摩擦端承桩的锤重还要大些，才有可能把桩打一定的贯入度。定的贯入度。锤高大小是影响峰值和桩顶速度的重要因素。落高过小，锤高大小是影响峰值和桩顶速度的重要因素。落高过小，能量不足；落高过大，力峰值过大，易击碎桩顶。一般的能量不足；落高过大，力峰值过大，易击碎桩顶。一般的落高落高1.

14、0-2.0m1.0-2.0m之间，最高不应大于之间，最高不应大于2.5m2.5m，最好重锤低打。，最好重锤低打。选择锤重和落高要使桩贯入度不小于选择锤重和落高要使桩贯入度不小于2.5mm2.5mm，但也不要，但也不要大于大于10mm10mm。贯入度过小、土强度发挥不充分，贯入度太大。贯入度过小、土强度发挥不充分，贯入度太大不满足波动理论、实测波形失真不满足波动理论、实测波形失真 。对于嵌岩桩，在选用锤重和落高时要注意不能把嵌固段对于嵌岩桩，在选用锤重和落高时要注意不能把嵌固段打动，否则嵌固力不能恢复大大降低桩承载力。打动，否则嵌固力不能恢复大大降低桩承载力。9 9、检测时应及时检查采集数据的质

15、量。、检测时应及时检查采集数据的质量。高应变动测用重锤冲击，当每对受检桩记录冲高应变动测用重锤冲击，当每对受检桩记录冲击有效锤击信号后检查所采集信号进行观察分析，击有效锤击信号后检查所采集信号进行观察分析，发现测试曲线采集不理想，应认真检查桩头、传感发现测试曲线采集不理想，应认真检查桩头、传感器有无异常。一般出现较多异常原因：器有无异常。一般出现较多异常原因：传感器安装处混凝土开裂或出现严重塑性变形使力传感器安装处混凝土开裂或出现严重塑性变形使力曲线最终未归零；曲线最终未归零；严重锤击偏心，两侧力信号幅值相差超过严重锤击偏心，两侧力信号幅值相差超过1 1倍；倍；触变效应的影响、预制桩在多次锤击

16、下承载力下降；触变效应的影响、预制桩在多次锤击下承载力下降；四通道测试数据不全。四通道测试数据不全。1010、现场测曲线判断。、现场测曲线判断。（1 1）力传感器未上紧，波形产生自振；）力传感器未上紧，波形产生自振；（2 2）波形信号不回零，表明靠近测点附近混凝土）波形信号不回零，表明靠近测点附近混凝土有塑性变形；有塑性变形；（3 3）波形峰值处力大于速度，表明靠近测点附近）波形峰值处力大于速度，表明靠近测点附近桩身有扩颈或垫层和桩相连；桩身有扩颈或垫层和桩相连；（4 4）波形峰值处速度大于力，表明靠近测点附近）波形峰值处速度大于力，表明靠近测点附近桩身桩相连。桩身桩相连。（5 5）波形峰值处速度大于力，力波不回零，表明）波形峰值处速度大于力，力波不回零，表明测点附近桩身有裂缝，或传感器安在新接桩头上，测点附近桩身有裂缝，或传感器安在新接桩头上，接头连接没有做好。接头连接没有做好。一般正常一般正常F F和和ZVZV曲线：曲线：波形没有明显的高频杂波信号干扰；波形没有明显的高频杂波信号干扰；两组两组F F和和ZVZV时程波形最终回归零值；时程波形最终回归零值；两组两组F F和和ZVZV时