《高应变法检测》PPT课件.ppt

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1、高应变法检测制作人：谷小强一、高应变法的检测原理二、适用范围与限制条件三、现场检测工作四、分析信号的选择与判定五、高应变法的波形判读六、问题探讨一、高应变法的检测原理1、概述高应变法是一种用重锤冲击桩顶，冲击脉冲在沿桩身向下传播的过程中使桩—土产生足够的相对位移，以激发桩周土阻力和桩端支承力的一种动力检测方法。一般来说，高应变法冲击荷载作用下，使桩土体系进入充分的非弹性工作阶段，桩和桩周土之间出现瞬时的剪切破坏，从而充分地激发桩周土对桩的全部阻力作用。通过采集桩身截面在冲击荷载作用下的轴向应变和桩身运动的时程曲线，获得该截面的轴向内力F(t)和轴向运

2、动速度v(t),从而观察到应力波在桩身中的传播过程。运用一维波动方程对桩身阻抗和土阻力进行分析和计算,以判定桩身完整性和单桩承载力。2、桩的基本假定在以下假定的条件下，将桩在冲击荷载作用下的运动简化为一维的线性波动力学问题。⑴假定桩身材料是均匀的和各向同性的，并且服从虎克定律。⑵假定桩是线弹性杆件。振动位移相当微小，对动力激发的反应总是线弹性的，所有的输入和输出都可以进行简单的叠加。⑶假定桩是一维杆件。桩身每个截面上的应力应变都是均匀的，可以用它的平均应力应变来加以描述而不必研究其在桩身截面上的分布。⑷假定纵波的波长比杆的横截面尺寸大得多，横向位移对

3、纵向运动的效应可以忽略不计。⑸假定破坏只发生在桩土界面可以只把桩身取作隔离体来进行波动计算，桩周土的影响都以作用于桩侧和桩端的力来参与计算。如果破坏发生在桩周土的土体内部，则把部分土体看作是桩身上的附加质量。3、应力波的作用规律及其基本描述当应力波沿着一根弹性杆件传播时，在杆件上可以同时从两个不同的角度观察到它的作用：一是杆件的每个截面都将产生轴向运动，产生相应的速度V(x,t)；二是每个截面都将受某个轴向力F（x.t）的作用产生相应的应变ε(x,t)。将F（x.t）、V(x,t)放在一起，构成F-V图。F(t)=A•E•ε(t)ZV(t)=A•E/

4、c•∮a(t)dtZ=A•E/c对于同一个应力波，可以分别从受力和运动两个方面进行分析。从受力方面来看，应力波有受压和受拉之分；从运动方面来看，又有产生向下运动和向上运动之分。由于应力波在其沿着桩身的传播过程中将产生错综复杂的透射和反射，把在桩身中运行的各种应力波划分为下行波和上行波两大类。Wd(t)=[F(t)+ZV(t)]/2Wu(t)=[F(t)-ZV(t)]/2在下行波的作用下，正的作用力（压力）将产生正向（向下）运动，而负的作用力（拉力）则产生负向（向上）的运动，因此,下行波所产生的力和速度和符号永远保持一致。上行波则正好相反，上行的压力波

5、（其力的符号为正）将使桩身产生负向的运动。而上行的拉力波（力的符号为负）则产生正向的运动，上行波所产生的力和速度的符号永远相反。在这样的表达体系中，得到下列重要的推论：①在F-v图中,凡是下行波都将使两条曲线同向平移，原有距离保持不变；凡是上行波则都将使两者反向平移，互相靠拢或互相分离。②在F-v图中，如果只有下行波作用。F(t)曲线和Z.v(t)曲线将永远保持持重合。③在F-v图中，F(t)曲线和Z.v(t)曲线的相对移动直接反映了上行波的作用。4、桩身阻抗变化在F-V图上的反映在高应变试验中，桩身阻抗变化在F-v图上表现规律可以归纳为以下几点：⑴

6、阻抗减少将产生上行的拉力波，在到达检测截面时，将引起力值的减小和速度值的增大，即力（F）曲线下移而速度（V）曲线上移。⑵阻抗增大将产生上行的压力波在到达检测截面时，将引起力值的增大和速度值的减小，即力（F）曲线上移而速度（V）曲线下移。⑶变阻抗截面所在深度可以由反射信号到达检测截面的时间和桩体平均波速计算。5、土阻力产生的应力波在F-V图上的反映在高应变试验中，有关土阻力应力波的重要推论有以下几点：⑴在锤击力的作用下，桩身运动将激发土阻力而使桩身受到外加的阻力波作用。⑵土阻力信号由检测截面的传感器接收，使得实测曲线包含了试验时实际激发的土阻力信息。⑶

7、作用于深度为x处的土阻力所产生的上行波将在2x/c时刻到达检测截面。因此，在实测曲线上沿着时间轴将可以在2L/c之前看到分层累加的的土阻力信息。⑷土阻力的作用将表现为实测力曲线的上升和实测速度曲线的下降，两者的分离幅度下好等于所受的土阻力。上述这些推论，就是高应变动力试桩法的理论基础，当然，在实测曲线上，土阻力信息是和桩身变阻抗信息重叠在一起的，必须加以区分，如果桩身在锤击后期产生向上的反弹运动，土阻力也将反向加到桩身上而在其作用截面以上的桩身内产生上行的拉力波。与此同时，为了使这种方法能够实际应用，还必须考虑到动力试验时激发的土阻力和静载荷试验时的

8、静态土阻力的异同，以便从动力试验结果正确推断静载荷试验的结果。传感器安装在桩顶附近对称安装力传感器和加速度传