桩高应变法动力检测实用技术

PAGEPAGE74基桩高应变法动力检测实用技术2005年11月目录第一章高应变动测基础知识第二章高应变中的应力波理论第三章凯司法(CASE)第四章高应变试验现场实测第五章实测曲线拟合法第六章高应变动侧试验中需注意的几个问题第七章检测规范第八章实例应用及分析第一章振动与波的基础知识1.1．机械振动1．机械振动的概念是指物体或系统在平衡位置附近以某种方式进行的往复运动。2．机械振动系统模型的组成：质量、弹簧和阻尼3．线形系统与非线形系统线形系统：表示激励与响应间的微分方程是线形微分方程的振动系统。非线形系统：表示激励与响应间的微分方程是非线形微分方程的振动系统。4．时不变与时变系统时不变系统：质量、刚度和阻尼等参数不随时间变化的系统。时变系统：质量、刚度和阻尼等参数随时间变化的系统。5．振动的分类（1）按振动系统的结构参数特征分类：A．线性振动：在确定性激励下线形系统的振动，其响应间的微分方程是线形的。B．非线形振动：在任意性激励下非线形系统的振动，其响应间的微分方程是非线形的。（2）按振动的规律分A．确定性振动：系统的振动可事先估计，有确定性规律。B．随机振动：振动是不可预知的，不能用时间的确定性函数来表示，只能用统计的方法来研究。（3）按振动产生的原因分A．自由振动：当系统的平衡被初时扰动破坏后，仅在恢复力的作用下的振动。B．受迫振动：在外力干扰持续作用下的振动。C．自激振动：激扰是在受系统本身振动控制的，当存在适当反馈的特性下，系统会自动激起定幅振动，一旦振动被抑制，激扰也随同消失。（4）按系统自由度分A．单自由度系统振动：系统的几何位置仅需一个参数就能决定。B．多自由度系统振动：系统的几何位置仅需多个参数才能决定。6．简谐振动（1）概念：物体或系统的振动物理量（u，v，a）是时间的正弦或余弦函数。x=Asin（ωt+φ）ω=2∏/T=2∏fx：位移；A：振幅；T：周期；ω：圆频率；f：频率；ωt+φ：相位；φ：初相位（2）振幅、周期、频率振幅：离开平衡位置的最大距离；周期：振动一次所需的时间；频率：在1秒种内振动的次数。2.2．应力波（1）（波动）概念：应力波是机械振动在连续介质中的传播过程。波动只是振动状态（振动相位）的传播，连续介质中个质点仅在它们各自的平衡位置附近振动，并没有随振动的传播而流动。（2）研究应力波的基本假定（前提）：A．质量均匀连续分布；B．材料各向同性；C．在弹性范围内，服从虎克定律；D．杆的横截面在振动时，仍保持为平面，并作整体运动。E．不计横向变形。（3）描述波动的几个常见概念；波面：以相同位移振动点的轨迹；B．平面波：波面为平面的波；C．球面波：波面为球面的波；D．波长：质点完成一次完整振动所花的时间里，波所传播的距离；E．周期：完成一次完整波动所花的时间；F．频率：在1秒种内完成完整波动的个数。G．波速与质点振动的速度的区别质点运动速度（v）：是指单位时间里质点在其平衡点附近运动时的位移变化量。或：质点在其平衡点附近往复运动的速度。波传播速度（C）：是指单位时间内一定的振动周相所传播的距离。或：应力波沿桩身传播的运动速度。在高应变动测试验中，质点运动速度（v）往往只有几个m/s；而波传播速度，即波速（C）要达到几千m/s，如表1.1所示。表1.1典型的波速值桩型钻孔灌注桩预制混凝土桩预应力管桩钢管桩波速（m/s）3000～366003400～388003800～411005100表现在高应变实测曲线中，如图1.1所示。F(t)v=V/ZV(t)02L/C图1.1波速：C=2L/T质点运动速度：v对应与vZ曲线上的值v=V/Z，表示t时刻的质点运动状态。（4）波的分类A．纵波：是指质点的振动方向与波动的传播方向相一致。（在高应变动测试验中，所研究的应力波都为纵波）B.横波：是指质点的振动方向与波动的传播方向相垂直。横波的外形特征是具有凸起的波峰和凹下的波谷；而纵波的外形特征是具有“疏松”和“稠密”的区域。C．表面波：是指指质点的振振动方向与与波动的传传播方向成成45度角度。(5)应力力波的特性性应力波具有反射射、透射、散散射、叠加加、弥散（衰衰减）等特特性。反射、透射：当波传播到两种种介质的分分界面时，一一部分从界界面返回，形形成反射波波；另一部部分进入到到另一种介介质，形成成透射（折折射）波。波的叠加原理两列波相遇后，仍仍然保持他他们各自的的特性（频频率、波长长、振幅、震震动方向等等）不变，并并按照原来来的方向继继续前进，好好象没有遇遇到过其它它波一样。在相遇区域内，任任一点的振振动为两列列波单独存存在时在该该点所引起起的振动位位移的矢量量和。（6）波阻抗（Z）.定义为：桩桩身截面所所受内力增增量与质点点运动速度度增量之比比。即：Z=dF//dv=AAd/dv==AEd/dv=EA/CC式中A为桩身截截面面积。波阻抗Z的量纲纲为:KNN.s/mm.其物理意义义是：质点点运动变化化所提供的的力。或质质点运动速速度变化一一个单位速速度（1mm/s）所需需的力。.波阻抗Z仅仅与材料本本身有关，大大小由材料料本身性质质所决定。.波阻抗的计计算方法Z=EA/C==C2A/C=ACC=(/gg)AC式中：ZZ桩身材料料波阻抗，kNs/m。EE桩身材料料弹性摸量量，kPaa(100-3Mpaa)。CC波速，m//s。AA桩身截面面面积，mm2。桩桩身材料质质量密度，kg/m3。桩桩身材料重重度，kNN/m3。gg重力加速速度，m//s2。不同桩型典型桩桩身材料重重度如表1.2所示。表1.2典型桩身身材料重度度桩型钻孔灌注桩预制钢筋混凝土土桩钢桩重度（kN/mm3）24.024..5-255.078.51.3测试系系统基本的测试系统统：激振系统：用来来激发被测测物体或使使被测物体体产生振动动的设备系系统。如高高应变试验验的重锤。测量系统：将测测振量转换换为电信号号，并加以以转换、放放大、显示示、记录、储储存以及计计算分析的的整个系统统。被测对象：就是是试验对象象。如：高高应变试验验中的桩、土土。拾振器（传感器器）概念：拾振器就就是传感器器。它将被被测的振动动量转换成成电信号。根根据不同的的被转换振振动量，而而分为速度度传感器、加加速度传感感器、应变变传感器等等。传感器的主要特特性参数传感器的主要特特性参数包包括：灵敏敏度、幅频频特性、分分辨率、线线性度、线线性范围、动动态范围、频频率范围等等。灵敏度S：S=输出信号号/输入信号号幅频特性：输出出信号与输输入信号之之间的频率率响应函数数，其模的的特性就是是幅频特性性，幅角的的特性为相相频特性。幅频频特性反映映了灵敏度度与频率之之间的关系系。只有在在平直区才才能工作，否否则就会误误差，即频频率失真。动态范围：指输输出信号与与输入信号号间维持线线性关系时时输入信号号幅度的容容许范围。分辨率：能够引引起输出量量发生可以以分辨的变变化，其最最小输入量量的大小就就是分辨率率。线性度、线性范范围当仪器的灵敏度度在一定限限度内波动动而不越过过灵敏度的的误差范围围，这个限限度叫线性性度。仪器器在一定的的范围内保保证线性度度，这一范范围就是线线性范围。上上海新规范范规定：混混凝土桩用用加速度的的线性范围围是0-100000m//s2；钢桩用用加速度的的线性范围围是0-500000m//s2。F．频率范围：仪器器的灵敏度度的变化不不超过某一一规定的百百分比时，仪仪器的使用用频率范围围。上海新新规范规定定：加速度度的频率范范围是10-77500HHz。第二章高应应变中的应应力波理论论2.1应力波波理论的应应用条件（基基本假定）(1)).桩为为一维线弹弹性细长（长长度比直径径大得多—在这种情情况下，横横向位移对对纵向运动动的效应可可以忽略不不计）杆件件。(2)).桩身身材料各向向同性。2.2下行波波与上行波波Of（x-ctt）g（x+ctt）F,vvF,vX图2.1规定：1.杆杆件上端面面为坐标原原点O，X轴向下为为正。如图图2.1所示；22.位移u、质点运运动速度V和加速度a以向下为为正（X轴正向）；；33．桩身内内力、应力力σ和应变ε以受压为为正（X轴正向）。应力力波在杆件件中的运动动，可以用用一维波动动方程来描描述：2u/dtt2=E2u/dxx2(2.1)u为在在x位置处、在在时间t时质点的的纵向位移移。其达朗朗贝尔通解解为：u((x,t))=g(xx+ct))+f(xx-ct))(22.2)即u由由g和f两部分组组成。考察一一下f(x-ctt)波：位移移波分量ff是指在某某个时刻t和某个位位置x上的物理理量，对于于某个固定定波形的位位移波f(100)来说，出出现的时间间和位置由由t和x所决定。即即：100==x-cct，x=1000+ctt。若C=50000m/s，当t=0时，x=1000；当t=0..002秒时，x=1110；……..。随着时时间t的延长，x值变大，意意味着应力力波f(xx-ct))逐渐远离离原点，向向下运动。因因此f(xx-ct))是向下运运动的波，一一般称为下下行波，用用f（x-ct）表示示。同样可以知道，g(x+ct)是向上运动的波，一般称为上行波，用g(x+ct)表示。.下行波f（x-ct）：v==f(x-ct)//dt=-Cf’=-f(x-ct)//dx=-ff’因此有：v=C即：=vv/C((2.3)而FF=EA=(EEA/C))v==Zv其中中波阻抗ZZ=EEA/C故：F=ZZv..….(2.4)在下行行波中，质质点运动的的速度方向向与所受力力方向始终终一致。.上行波g((x+ct)：v==g(x+ct)//dt=CCg’=-g(x+ct)//dx=-g’’因此有有：v=-C(2.5)而F=EA=--(EAA/C)vv=--Zv故：：F=-Zv(2.6)在上行行波中，质质点运动的的速度方向向与所受力力方向始终终相反。总之：：F=ZZvF=-ZZv2.3v，v,FF，F与F，v之间关系系由于：：F=F+F=ZZv-ZvZv==Zv--Zvv=vv+vZvv=Zv+Zv上式联立，可得得：v=1/22（v+F//Z）((2.7)v=1/22（v-F//Z）((2.8)及F=（F+Zvv）/2(2.9)F=（F-Zvv）/2(22.10))2.4应力波波在自由端端、固定端端的反射(1).杆件底底部为自由由端FF,,vF界面图2.2自由端端边界条条件为：F==F+FF=00因而：：F=--F(22.11))亦即：：-Zv=-（Zv）v=vv因此：：v=v++v==2v((2.12))结论：应力波到达自由由端后，将将产生一个个性质相反反、幅值相相等的反射射波。即压压力波产生生拉力反射射波；拉力力波产生压压拉力反射射波。在杆端处，由于于波的叠加加，使杆端端处质点运运动速度增增加一倍。(2)).杆件件底部为固固定端FF,,vF界面图2.3固固定端边界条条件：v=vv+v==0因而：：v=--v((2.13))亦即：：-F//Z=-（F/Z）F=FF因此：：F=F++F=2F(2.14))结论：应力波到达固定定端后，将将产生一个个性质相同同、幅值相相等的反射射波。即压压力波产生生压力反射射波；拉力力波产生拉拉拉力反射射波。在杆端处，由于于波的叠加加，使杆端端处质点所所力增加一一倍。2.5杆件件截面变化化反射、透透射特征(1)).杆件件受到F11和F2两个应应力波的共共同作用((如图2.4)ZZ1FF1,v1FF1,vv1界面面F2,vv2F2,vv2ZZ2图2.4边界条条件：根据据连续性F1+F1=F2+F2v1+v1=v2++v2结合：F1==Z1v11，F2=ZZ2v2FF1=-Z1vv1,F22=--Z2v22可得：F1==（Z2-ZZ1）/（Z2+ZZ1）F1+22Z2/（Z2+ZZ1）F2((2.15))F2=2Z22/（Z2+ZZ1）F1((2.166)(2).当当仅有下行行波（F11）存在时，即即F2=00则：F11=（Z2-ZZ1）/（Z2+ZZ1）F1（反射波波）(2.117)F22=2ZZ2/（Z2+ZZ1）F1（透射波波）(2..18)从式F1=（Z2-ZZ1）/（Z2+ZZ1）F1可以推得得：.当桩端自由由时，即ZZ2=0，则则FF1=-F1.当桩端固固定时，即即Z2，则FF1=F1与2.4中结论一致致。2.6土阻阻力波F xFR(=--Ri/22)RRi/2Ri-RRi/2FRR(=Ri/22)图2.5如图22.5，当应力力波传到xx位置时，激激发了该处处的土阻力力Ri。土阻阻力Ri分成两两部分：向向上传播的的FR和FR。力平衡衡条件为：：FR-FR=RRivvR=vR由于：：vR=-FFR/ZvR=FR/Z所以有：FR=11/2Rii(22.19))FR=--1/2RRi((2.200)结论：：在桩侧土土阻力作用用下，桩身身内部将产产生一个上上行的压力力波和下行行的拉力波波。两者的的幅值相等等，都各等等于该处土土阻力值的的一半。第三章凯凯斯法3.1基本假假定(1)).桩为为一维线弹弹性细长杆杆件。(2)).桩身身材料是均均质的（弹弹性模量EE和桩身截截面积A恒定）。(3)).土的的基本模型型为：总土土阻力由土土的静阻力力和土的动动阻力组成成。用摩擦擦键和弹簧簧模拟土的的静阻力，用用阻尼壶模模拟土的动动阻力。土土的动阻力力集中在桩桩尖附近，并并与桩尖质质点的运动动速度成正正比。桩侧侧动阻力忽忽略不计。(4).应力波波在传播过过程中的能能量损耗，包包括桩身内内阻尼损耗耗和向桩周周土中的逸逸散损耗，都都忽略不计计。实际上(1)((2)(44)就是桩桩的模型；；(3)是土的的模型。Rdd桩桩段Rd=JvvvvRsiRsuQDDi图3.1土的基基本模型土的基基本模型为为：由摩擦擦键、弹簧簧模拟土的的静阻力RRs；由阻阻尼器模拟拟土的动阻阻力Rd。并且有有：Rd==Jv×v式中：：Jv为土的的粘滞阻尼尼系数，kkNs/mm。在高应应变试验中中常用的阻阻尼系数还还有：Smiith阻尼尼系数Jss，s/mm；Casse阻尼系系数Jc，无量量纲。它们之之间的关系系为：Jv==RsuJJs=ZJJcRsuu为土体单单元的最大大静阻力。3.2基本的凯凯斯法计算算公式数学学推导FF2LL/c2xxi/c时间txiRi//2LRiiF--F-Ri/22RR侧/2+RR尖图3.2应力波波在桩身中中传播示意意公式推推导的基本本思路.在公式推推导过程中中，涉及到到四类波：：a.向下传传播的锤击击压力应力力波F(tt)；b.向上传传播的压力力土阻力波波1/22R(i，t)；c.向下传传播的拉力力土阻力波波-11/2R((i，2L/C))。d．在时间为L//C时激发起起的向上传传播的桩尖尖压力土阻阻力波RR尖(L，L/C)；.以以桩顶作为为位置坐标标和时间坐坐标的原点点。.向向下传播的的锤击压力力应力波FF(t)，在在桩身内作作无数次的的来回反射射。将无数数次的来回回反射波叠叠加起来。.某某一位置ii处向上传传播的压力力土阻力波波1/22R(i，t)，在在桩身内作作无数次的的来回反射射，将无数数次的来回回反射波叠叠加起来((对时间叠叠加)。.将将从桩顶到到桩底不同同位置各点点的中叠加加波再叠加加起来(对位置叠叠加)。.从桩顶到到桩底不同同位置各点点处向下传传播的压力力土阻力波波-1/2RR(i，t)，在t=LL/C时刻刻同时到达达桩尖(大小为--1/2RR(i，2L/C)=-Ri/22)，该波波在桩身内内作无数次次的来回反反射，将无无数次的来来回反射波波叠加起来来(对时间叠叠加)。向上传播的桩尖尖压力土阻阻力波R尖(L,L//C)，在桩身身内作无数数次的来回回反射。将将无数次的的来回反射射波叠加起起来。.将将中的三类类叠加波全全部叠加起起来得：FF(t)，V(t))表达式式。.将F(t))，V(t))表达式在在时间上取取为“t=t++2L/C”，则得F((t+2LL/C)，V(t++2L/C))表达式式。⑩.考虑到4..1中的基基本假定，将将中的F(tt)，V(t))，F(t++2L/C))，V(t++2L/C))表达式式作适当的的数学处理理，即可得得到凯斯法法计算总土土阻力的基基本公式：：R总=1/2F(tt1)+FF(t1++2L/C))+Z//2v(tt1)-vv(t1++2L/C))=1/2F(t11)+ZZv(t11)+1/2F(t11+2L/C))-Zvv(t1++2L/C))=F（t1）+F（t1+2LL/C）（3.1）3.3求取静静土阻力RRs总土阻阻力由两部部分叠加而而组成：一一是在静载载荷试验中中所表现出出的土的静静阻力Rs，一部部分为由于于桩身运动动而产生的的附加的土土的动阻力力Rd。即：：R总=Rs++Rd。因因此Rs==R总Rd由4..1中的基基本假定可可知：土的的动阻力RRd集中在在桩尖附近近，并与桩桩尖质点运运动速度VVb成正比比。即RRd=Jvv Vb=ZZJcVb（3.2）式中：Jv为桩桩尖处土的的粘滞阻尼尼系数，kkNs/mm。JJc为桩尖尖处土的SSmithh阻尼系数数，无量纲纲。Jv与与Jc有关系系：Jv==ZJc求取桩桩尖质点运运动速度VVb：将桩尖尖看作是一一个自由端端，桩尖土土阻力作为为一个附加加阻力。在在t=L//C时刻（此此时锤击冲冲击力到达达桩尖，桩桩尖处质点点的运动速速度Vb最大），影影响桩尖处处质点的运运动速度VVb的因素素有：.由向下传传播的锤击击压力F（t1）在桩尖处处所激发产产生的质点点运动总速速度Vb11为：Vbb1=1/Z2F(t1)（3.3）.由由向下传播播的拉力桩桩侧土阻力力-1//2R侧在桩尖处处所激发产产生的质点点运动总速速度Vb22为：VVb2==-11/Z21/2RR侧=-1/ZZR侧（3.4）.由向上传传播的压力力桩尖土阻阻力R尖在桩尖处处所激发产产生的质点点运动总速速度Vb33为：Vbb3=-1//ZR尖（3.5）将三部部分进行叠叠加，则有有：V尖=Vbb1+Vbb2+Vb3=1//Z2F(t1)R侧R尖=1//Z2F(t1)R总（3.6）（其其中R总=R侧R尖）将式（4.6）代入入式（4.2）可得得：Rd=ZJJcVb=ZJJc1/ZZ2F(t1)R总=Jcc2F(t1)R总（3.8）因此有有：Rs=R总总Rd=R总总Jc2FF（t1）R总=(11+Jc))R总JcF(t11)+ZVV(t1))（3.9）（其其中F(tt1)=ZZV(t11)）将（44.1）代入入（4.9），并并整理得：：RRs=1/2((1-Jcc)F((t1)++ZV(tt1)++1/22(1+JJc)FF(t1++2L/C))-ZZV(t11+2L/C))==(1-JJc)F((t1)+(1++Jc)FF(t1+2LL/C)（3.10）式（44.10）就就是计算单单桩承载力力的基本公公式。3.4凯斯法法中几种确确定承载力力的计算方方法在公式（3..10）的的单桩承载载力的基本本计算公式式中，需要要人为选择择的参数有有两个：一一个是t11时刻的的选择；另另一个是凯凯斯阻尼系系数Jc的选择择。不同具具体情况下下，有着各各自合适的的参数选择择方法，亦亦即不同的的计算方法法。3.44.1.阻尼系系数法（RRsp法）在（3.10）的单桩桩承载力的的基本计算算公式中，阻阻尼系数法法一般是选选取F～V实测曲线线中速度峰峰值所对应应的时刻为为t1时刻。在实实测曲线中中，在起始始阶段，通通常速度曲曲线只有一一个明确的的峰值。但但有时也会会出现靠得得很近的双双峰，此时时一般选择择较高速度度峰值所对对应的时刻刻为t1时刻。不同的t1时刻刻选择对计计算结果的的影响Vt位移DCd最终dMAXdt1QQOOABB时间图3.2动位位移与速度度的关系(11).动位移与与速度的关关系：vv=ddd/ddtdd=vdt.从速度曲线线推断动位位移曲线依据速速度曲线上上起始上升升、峰值、下下降、零值值、正值、负负值，将速速度曲线划划分成6个区段，如如图3.22所示。.速速度是动位位移的变化化率，速度度值为正，说说明动位移移在增大。如如图3.22中速度曲线线区段及位位移曲线的的OD段；.速速度值逐渐渐增大（值值始终大于于零）时，动动位移的增增大变化趋趋势越来越越快（动位位移曲线的的斜率为正正，且较大大）。如图图3.2中速速度曲线区区段及位移移曲线的OOC段；.速速度值减小小（但值始始终大于零零）时，动动位移的增增大变化趋趋势越来越越小（动位位移曲线的的斜率为正正，但变小小）。如图图3.2中速速度曲线区区段及位移移曲线的CCD段；.速速度值最大大时刻，是是动位移变变化率最大大的时刻（动动位移曲线线的斜率最最大），但但不是动位位移最大时时刻（dtt1dMAAX或ACBDD）。如图图3.2中速速度曲线点点及位移曲曲线的C点；.当当速度为零零时，动位位移变化率率为零（动动位移曲线线的斜率为为零），此此时动位移移达到最大大值（dMMAX或BD），如如图3.22中速度曲曲线点及位位移曲线的的D点；.当当速度值为为负时，动动位移在减减小。如图图3.2中区段；.当当速度由负负值变为零零时，动位位移变化率率为零（动动位移曲线线的斜率由由负变为零零），动位位移量不再再减小，而而保持恒定定。此时保保持不变的的动位移量量d最终可认认为是桩身身最终贯入入度；dMMAX与d最终之差差就是土的的最大弹性性形变量QQ。.若若速度起始始段较陡（OA较小），则往往速度峰值时刻，响应的位移量dt1（即AC）较小。.不同的t11时刻选择择对计算结结果的影响响在我国，绝大多多数高应变变动测工程程师都习惯惯于采用阻阻尼系数法法，即认为为在速度峰峰值时刻，所所激发出的的静土阻力力为极限承承载力。事事实上，最最大位移常常常滞后于于速度峰值值，因此计计算的承载载力常常小小于极限承承载力。事实上上，在以下下情况下，在在速度峰值值时刻，响响应的桩与与土之间的的动位移量量dt1小于于土的最大大弹性形变变量Q，承载力力并未充分分发挥，采采用阻尼系系数法计算算结果就偏偏低：.大大直径的排排土桩（QQ值较大）；；.高高锤击数难难以贯入的的桩（Q值较大）；；.端端承桩（QQ值较大）；；.桩桩尖存在一一定厚度沉沉渣的钻孔孔灌注桩（R尖滞后）。高Q值现象在F～VV实测曲线线上往往表表现出：RR尖较大，且且滞后于22L/C（在2L/C之后有有崛起的高高峰）。3.4.11.2阻尼系数数法中凯斯斯阻尼系数数Jc取值一般认为：凯斯斯阻尼系数数Jc主要与与桩尖土的的性质有关关。根据新新的上海市市工程建设设规范《建建筑基桩检检测技术规规程》（DGJ008-2118-20003J100287--20033），凯斯斯阻尼系数数Jc取值如如表3.1所示。表3.1凯斯斯阻尼系数数Jc参考值值土的类型阻尼系数中砂、细纱0.10～0..20粉砂0.20～0..40粉土0.30～0..50粘性土0.40～1..03.44.2负阻力补补偿法（RRsu法法）动测时，如果桩桩身较长或或桩难以贯贯入（贯入入度很小），桩桩身的上部部就有可能能早于2LL/C时刻产产生向上的的反弹运动动，作用在在这些桩段段上的土阻阻力因而将将反方向加加到桩身上上。表现在在实测曲线线上，就是是在t1++2L/C之前，速速度为负值值。这时，凯凯斯法总土土阻力计算算公式所得得的总土阻阻力R总中将有有部分阻力力相互抵消消而使得其其结果比实实际情况低低。因而必必须进行修修正，方法法如下。tuu2UNNtu2L/C图3.3土阻阻力修正图图如图33.3所示，计计算出补偿偿阻力UNN，将起叠叠加到R总得：R’总总=R总+UN在阻尼尼系数法计计算公式中中，用R’总代替RR总，代入入公式(3..99)中计算算出的静土土阻力用RRsu表示示。3.4.3最最大土阻力力法（RMMAX法）公式（3.10）计计算土的静静阻力中，t1时刻的选择可以是任意的。在保持2L/C时间段长度不变的情况下，t1时刻选择从速度峰值相对应的时刻向后延时，不断进行计算，其中最大的静土阻力就是RMAX。经验表明：由最大土阻力法计算所得承载力偏高。因此在采用这种方法计算时，所取用的凯斯阻尼系数要比表4.1中的取值人为的增大0.2，而且不应小于0.4，以适当增大动土阻力，减低静土阻力。应用范范围：前面面3.4.11.1阻尼系系数法(3)中所述述4种不适用用于阻尼系系数法的桩桩（即大的的最大弹性性形变量QQ）及起始始段上升时时间很短土土阻力来不不及充分发发挥的桩，可可采用本计计算方法。4.4.4自自动计算法法（RAUU法）为了避避免由于凭凭经验设定定Jc而带带来的计算算误差，自自动计算法法自动消除除土的动阻阻力而直接接求得土的的静阻力。即：Rss=RR总Rd当Rd=00时Rss=RR总而而土的动阻阻力Rd==ZJcVV尖，所以以若V尖=0，则Rd==0。由式（3.6）Rdd=Jcc2F(tt1)R总（3.11）由式（3.1）R总=FF(t1)+F((t1+2LL/C)代入（3..1）得Rdd=JJc2F(t1)R总=JJcF(t1)F(t1+2LL/C)因此，若若Rd=0必须F(t1)==F(t1+2LL/C)（3.12）公式（3.12）告告诉了我们们判断Rdd=0的的方法：即即在F、F～t曲线上，如如果上行波波在t1++2L/C的值与与下行波在在t1的值相相等的话，则则Rd==0，如图3.4所示。此此时应该为为端承桩。RAUU法计算时时，基本不不考虑桩侧侧阻力，主主要适用于于端阻力为为主的桩（桩桩尖速度为为零）。对对于存在一一定侧阻力力的桩（桩桩侧有动阻阻力），其其计算结果果偏保守。图3.4判断RRd=00的方法3.5高应变变动测桩身身结构完整整性判断3.55.1表达式高应变变动测桩身身结构完整整性是用完完整性系数数表示。定义义为下上两两个截面的的波阻抗ZZ2、Z1之比。即即=Z22/Z1在先行行的高应变变动测仪器器中，完整整性系数都都可以自动动计算出。3.55.2完整性判判断标准根据新新的上海市市工程建设设规范《建建筑基桩检检测技术规规程》（DGJ008-2118-20003J100287--20033），完整整性判断标标准如表4.2所示。表3.2桩身完完整性判定定表被测截面处的值值缺陷程度桩身完整性类别别1.0无缺陷I0.8≤<1..0轻度缺陷II0.6≤<0..8明显缺陷III<0.6严重缺陷IV3..5.3缺陷位位置x对应于缺陷位置置X的时间t，则X==Ct/22((3.13))3.6打桩桩锤击压应应力和拉应应力检测最大锤击压应力力对于一般的摩擦擦桩：最大大锤击压应应力位于桩桩头附近，其其值为桩头头处最大锤锤击压力除除以桩身截截面积。对于端承桩：最最大锤击压压应力位于于桩尖，其其值为桩头头处最大锤锤击压力的的2倍除以桩桩身截面积积。2．最大锤击拉应应力对于一般的摩擦擦桩，桩顶顶锤击力以以压力波的的形式向下下传播，到到达桩底反反射为拉力力波，在时时刻t1+2LL/C返回到传传感器处，根根据公式((2.10))其值可以以直接从F、V曲线计算算得到，大大小为：F（t1+2L/CC）=（F（t1+2LL/C）﹣ZV（t1+2LL/C））/2考虑到桩侧和桩桩端的比较较小时，该该拉力与下下行压力波波的尾部叠叠加，就得得到桩身中中某处出现现的净拉应应力。最大大拉应力的的大小为：：σ=min((F（t1+2LL/C）+F(t1+((2L-2xx)/C)//A≤0t11﹤t﹤t1+2LL/C或：σ=((F（t1+2LL/C）﹣ZV（t1+2LL/C）+F(tt1+(22L-2xx)/C++ZV((t1+((2L-2xx)/C)/2Ax—传感器器安装位置置到计算点点的距离A—桩身截截面积拉应力包包络线桩底桩头XVFFF-F（t1+2LL/C）F（2L-2X）/C2X//CFF（t1+2LL/C）2LL/Cx桩身拉应应力计算示示意图3.7凯斯法小小结(1)).必须须重视凯斯斯法的应用用条件.高高应变试验验只适用于于弹性杆件件。对于搅搅拌桩、粉粉喷桩之类类塑性桩，应应力波传播播不符合一一维波动方方程使用条条件，不能能进行高应应变试验。.桩桩必须是细细长杆件。高高应变研究究应力波的的纵波，当当桩的长度度比其截面面直径大得得多时（一一般细长比比应大于），横横向位移对对纵向运动动的效应可可以忽略不不计。在这这种条件下下才能应用用应力波理理论。那些些象圆桶状状的桩，进进行高应变变试验是不不合适的。.桩桩身材料必必须均匀单单一。对于于复合型桩桩只能进行行曲线拟合合计算。(2)).凯斯斯法的优点点.计计算简单，在在选取了tt1时刻和和凯斯阻尼尼系数后，就就可得出承承载力值。.计计算速度快快、可提供供的参数多多，可作实实时分析，进进行打桩监监测。(3)).凯斯斯阻尼系数数Jc的选择择在凯斯斯法承载力力计算公式式中，真正正需要人设设定的参数数只有凯斯斯阻尼系数数Jc。凯斯阻阻尼系数JJc物理意意义：桩尖尖处持力土土层的凯斯斯阻尼系数数Jc，主要要取决于土土层的颗粒粒细度。粘滞阻阻尼系数JJv只与土土的性质有有关。由于于Jc=JJv/Z，所所以Jc就不仅仅与土的性性质有关，还还与桩的情情况有关。事实上上，为了使使计算公式式简化，凯凯斯法在公公式推导前前作了一些些假定，通通常这些假假定与实际际情况是不不相符的，为为满足计算算结果的精精度，就将将这些不相相符的影响响都反映到到凯斯阻尼尼系数Jcc中去。凯凯斯阻尼系系数Jc无量纲纲，实际就就成了一个个经验系数数。凯斯阻阻尼系数JJc的取值值方法：.由由表3.11根据桩尖尖处持力土土层性质选选取。.通通过与曲线线拟合计算算结果对比比而获得。.通通过与静载载荷试验结结果对比而而获得。高应变试验现场场实测4.1几个基基本概念1.基桩的高高应变法动动测试验是指采用重锤冲冲击桩顶，使使桩周土产产生塑性变变形，实测测桩顶附近近所受力和和速度随时时间变化规规律，通过过应力波理理论分析得得到桩土体体系有关性性状。(1))重锤：：指相对于所试验验桩的极限限承载力而而言具有一一定重量的的锤。重锤选择：.根据上海市市工程建设设规范《建建筑基桩检检测技术规规程》(DGJ008-2118-20003),“…锤重应不不小于预估估单桩极限限支承力的的1.5”。.作波动方程程分析（WWEAP程程序），选选择锤重、落落高和垫层层材料等。目的：是为了保保证试验具具有足够大大的锤击能能量，使得得桩周土产产生塑性变变形，又不不把桩头打打坏。(2)).土体体塑性变形形：根据土体在受外外力作用下下应力～应应变关系曲曲线（如图图6.1所示），随随着作用力力的逐渐增增大土体由由弹性状态态逐渐向塑塑性状态转转变，当作作用力增大大至某一极极限值时，土土体进入塑塑性状态。因因此桩周土土进入塑性性状态时，动动测试验所所得承载力力才为极限限承载力。根据试验，土体体进入塑性性状态前的的弹性形变变量，即最最大弹性形形变量（qquakee值）一般般为1英寸（2.544mm）。因因此动测试试验一般要要求锤击过过程中，桩桩的贯入度度大于2..5mm击击。但单击击贯入度也也不是越大大越好。若若单击贯入入度太大，则则总承载力力中动阻力力所占比重重过大，会会降低静阻阻力计算的的精度。考考虑到上海海地区桩的的特殊性（长长桩、大直直径、承载载力要求高高）和动测测试验的实实际情况，上海市工程建设规范《建筑基桩检测技术规程》(DGJ08-218-2003)，“单击贯入度宜控制在2mm～6mm”。R（静土阻力力）QD（位移移）图4.1.静土土阻力～位位移关系2单桩极限限承载力(1)).静载载荷试验中中的单桩极极限承载力力通常所谓的“单单桩极限承承载力”都是相对对传统的静静载荷试验验而言的。根据中华人民共共和国行业业标准《建建筑桩基技技术规范》（JGJ94-94）第2.1条，“单桩竖向极限承载力—是指单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。它取决于土对桩的支承阻力和桩身材料强度，一般由土对桩的支承阻力所控制，对于端承桩、超长桩和桩身质量有缺陷的桩，可能由桩身材料强度控制。”(2)).动测测试验中的的单桩极限限承载力动测试验中的单单桩极限承承载力是指指地基土对对桩的极限限支承力。当当试验过程程中桩身屈屈服时，其其承载力应应视具体情情况综合判判定。动测试验中的单单桩极限承承载力是指指在满足桩桩身强度前前提下的地地基土对桩桩的极限支支承力。3.高应变动动测试验的的功能(1)).确确定单桩竖竖向承载力力。采用实实测曲线拟拟合分析时时，可以得得到桩侧与与桩尖土阻阻力分布，模模拟静载荷荷试验的PP～S曲线。(2)).检检测桩身结结构完整性性，判断桩桩身缺陷程程度及缺陷陷位置。(3)).对对于打入桩桩，还有进进行打桩监监控：.打打桩时实时时检测桩身身应力、传传递能量、桩桩锤效率。.选选择合理的的桩型和桩桩长。4高应变动测测试验的资资料分析方方法(1)).Caase（凯凯斯）法(2)).曲线线拟合法4.2锤重的选择择见6.1节。4.3桩垫垫材料的作作用与选择择(1)).作用用.限限制、减缓缓锤对桩头头的压应力力。.让让冲击荷载载均匀分布布在桩顶平平面上。(2)).选取取可选用用纤维板、石石棉板、工工业毛毡等等；禁用橡橡胶皮（侧侧向变形大大，会拉裂裂桩头）。钻孔灌灌注桩试验验时，简单单实用的桩桩垫材料就就是纤维板板和黄砂。4.4传感感器的安装装(1)).距距离离开桩桩顶的距离离一般不宜宜小于2D(D为桩身截截面直径))，在任何何情况下，都都不得小于于1倍桩径。原因：：.避免应应力集中，使使所数据更更具代表性性。..避免桩桩头破损时时，损坏传传感器。(22).位位置传感器器应处于同同一桩身截截面，并呈呈对称布置置。原因：：主要是消消除锤击偏偏心的影响响。(经验验表明：锤锤击偏心时时，两边两两个加速度度的值相差差不大；但但两边两个个力值相差差明显。由由此可知，在在实测时，选选用加速度度传感器作作为触发传传感器较好好)4.5参数的选选用1桩长在动测试验中，桩桩的总长L必须是已已知的。高高应变动测测现场试验验打桩分析析仪中所输输入桩长必必须是传感感器以下到到桩尖的长长度L’。LLL’入土深度度2桩身有效效截面积的的确定(1)).实心心桩（钻孔孔灌注桩、预预制方桩）桩身截截面积实心心部分的面面积。(2)).管桩桩（钢管桩桩、预应力力钢筋混凝凝土管桩）桩身截面积就是是其壁的面面积。3传感器器截面处桩桩身材料的的波速Cmm、弹性模模量Em的确定定(1)).经验验法根据以以往经验确确定传感器器截面处桩桩身材料的的波速Cmm、弹性模模量Em。(2)).计算算法弹性模模量Em和波速速Cm有公式式：Emm=Cmm2/g，在在实际试验验中，一般般是先确定定了波速CCm，再计计算弹性模模量Em。目的的是为了计计算出截面面处所受内内力Fm。Fm==AmEmmm(t))(4.14))如果传传感器截面面处桩身材材料的波速速Cm设定不不准，计算算的内力以以及随后所所有的计算算结果就都都有一定误误差。这个个问题在实实测时可以以通过一定定的校核和和修正得到到改善，但但一般不能能完全解决决。4.平均波速速C的确定一般来说，钢管管桩的材料料是比较均均匀的；但但混凝土桩桩则不然，可可能一节混混凝土桩桩桩的上下各各个截面处处的波速都都不一定相相等。同样样材料，不不同长度的的桩的平均均波速也可可能不同。在采用公式(33.1)计计算土阻力力时，式中中的波速CC是应力波波在桩身中中来回传播播的速度，是是平均波速速。平均波速C主要要用于计算算时间TT=2L/C。平均波速C的确确定方法：：.当土阻力较较小时，可可以采用“峰～峰”法进行计计算。.当当土阻力较较大，特别别是桩尖土土阻力较大大时，采用用“峰～峰”法计算误误差很大（由由于Q值较大，桩桩尖土阻力力的峰值向向后延迟，采采用“峰～峰”法时，所所取用的‘2L/C’较真正的的2L/C要大），此此时应采用用上行波下下行波的“起跳点法”。.当当桩尖反射射不明显时时，应采用用上行波下下行波的“起跳点法”。如图4.5所示。图4.5平均波速速的确定4.6资料料的初步分分析1正常实测测曲线的基基本特征(1)).曲线线基本光滑滑，无高频频振动。(2)).与相相邻锤击信信息相比，曲曲线形态稳稳定，即具具有较好的的一致性（虽然锤锤子落高、土土阻力发挥挥不同，但但曲线形态态应相似）。(3)).在曲曲线起始段段（tr），F、V曲线重合合。(4)).在曲曲线尾部，F、V曲线归零（取样时间至少100ms）。F、V不归零，说明传感器位置可能有塑性形变--如开裂等。(5)).一般般F、V峰值应基基本相等。(6)).在0<t<<2L/C时间段，F、V曲线应逐逐渐分离，并并成比例关关系。典型的实测曲线线如图4.6所示。图4.6典型的的实测曲线线2计算用曲曲线选取的的基本原则则（1）初打打入桩桩a.具有较好好一致性的的正常曲线线。b.取最后一一阵（5-10锤）中能能量较大的的击次。（2）复打桩及钻钻孔灌注桩桩理想想情况下：：一锤就产产生所需要要的贯入度度，桩周土土就进入塑塑性状态。但但是实际上上难以达到到。(1)).对试试验桩连续续锤击，连连续量测，直直至桩周土土体破坏（产产生一定贯贯入度）。(2)).取此此过程中EEMX和承承载力最大大者（此时时土体刚刚刚破坏），如如土4.7所示。承载力取用该击信息击数图6.7复打桩曲曲线取用6.7常常见几种异异常曲线及及原因初探探(1)).桩桩身异常如图4.8，反映桩身身处异常。分分析步骤：：x=1/2CCtAA0L/CC2LL/C图4.8a.检检查4只传感器器通道，保保证实测数数据质量可可靠。b.核实保证证2L/C设定正正确。c.首先判定定在A位置处异异常。d.若是钻孔孔灌注桩，应应检查在缺缺陷位置前前有无扩径径。如有，则则应结合扩扩径、缩颈颈程度作出出判断；如如无，则根根据完整性性系数值大大小作出缺缺陷程度判判断。e.若是钢管管桩，则直直接根据完完整性系数数值大小作作出缺陷程程度判断。f.若是预制制方桩，应应先计算缺缺陷是否是是在接桩处处，若不是是，则直接接根据完整整性系数值值大小作出出缺陷程度度判断；若若是，则：：可进行连连续量测，观观察异常AA处变化情情况。如果果异常A处波形稳稳定且值大大于0.66，那么异异常为接桩桩处缝隙反反映，桩身身完整；如如果异常AA处程度越越来越大，值越来越小，那么该处桩身破损了。没有条件进行连续量测，只有根据值作出判断。根据经验值小于0.5，可判为桩身严重破损。而值大于0.6，那么异常很可能为接桩处缝隙反映，桩身应属完整。(2)).如如图4.9(11)，4.9(22)（1）（2）图图4.9V的峰峰值近为FF峰值的1//2，或F的峰值近近为V峰值的1//2。很可可能是其中中某一加速速度传感器器或者某一一应变传感感器不通了了。(3)).如图4.10图4.10有高频震荡荡叠加在FF曲线上，很很可能是其其中一只FF传感器松松动了。(4)).如图4.11图4.111在起始段，F、V曲线不重重合。很可可能是锤击击严重偏心心，一侧力力信号出现现受拉。(5)..如图4.12图4.12F曲线线不归零。通通常出现在在钻孔灌注注桩测试中中。原因是是桩头或传传感器位置置处出现裂裂缝，产生生塑性形变变，出现残残余应变。(6)).如图4.13P图4.13在峰值处，F、V出现较小差值P。原因：.传传感器离地地面很近，而而且表层土土很硬，传传感器很快快就接受到到了来自表表层的土阻阻力。.钻钻孔灌注桩桩，在传感感器位置以以下很近处处桩身严重重扩径。.如如果不是中中的原因，则则是波阻抗抗Z（=EmAA/Cm）选选用不当。4.8.对实实测F～V曲线的的进一步认认识（主要要是0t2LL/C时段）F～～V曲线中的的V曲线，实实际上是VVZ曲线。波波阻抗Z是由桩身身材料决定定的，是个个定值。采采用VZ，目的的是为了可可以与F作比较。将将F和VZ画在同同一坐标系系中，比较较、分析起起来就大大大方便了。但但习惯上我我们仍将VVZ曲线称为为V曲线。以以下仍沿用用该习惯。上行波、下下行波叠加加在F～V曲线上，对对F～V曲线的影影响及基本本表现我们已知：在在下行波中中，质点运运动的速度度方向与所所受力方向向始终相同同，且有FF=ZZv。在上行波中，质质点运动的的速度方向向与所受力力方向始终终相反，且且有F=--Zv。将所受压力波，规规定为正。将所受拉力波，规规定为负。在高应变中，存存在着：下下行压力波波、下行拉拉力波、上上行压力波波和上行拉拉力波四种种运动形式式波。但是是无论是下下行压力波波还是下行行拉力波，都都符合F=ZZv关系；；但是无论论是上行压压力波还是是上行拉力力波，都符符合F=-Zvv关系。把桩看看作是一根根自由杆件件（没有土土阻力作用用），那么么在0t<<2L/C时段，就就只有锤击击力F(t))这个下行行波存在（此此时段桩尖尖反射还未未到达）。由由于F(t))=ZV（t），所以以在该时段段F、V曲线应该该是重合的的(如图4.14所示示)。此时的的F、V都是压力力波。02LL/C图4.141.当有下下行的压力力波F’(t))作用时，研研究这时的的F、V曲线的变变化情况此此时F总(t)=F(tt)+F’(t)；由由于F’(t)==ZV’(t)故故ZV总=ZVV(t)++ZV’(t)=F(tt)+F’(t)=FF总F总-ZV总=0(4.15))表现在在F～V曲线上就就是：F曲线增大大，向上平平移F’(t)；V曲线也增增大，向上上平移F’(t)。总之之，F、V曲线同向向向上平移移F’(t)，两曲曲线的相对对位置保持持不变。因此，凡是下行行的压力波波，都将使使得F、V曲线同向向向上平移移，原有距距离保持不不变。2.当有下行行的拉力波波-F’(t))作用时，研研究这时的的F、V曲线的变变化情况此时F总=F(t)-F’(t)；由于[-FF’(t)]]=ZVV’(t)故VV’(t)==+[-FF’(t))]/Z==-FF’(t))/Z所以ZVV总=ZVV(t)++ZV’(t)=F(tt)-F’(t)=FF总F总-ZV总=0(4.16))表现在在F～V曲线上就就是：F曲线减小小，向下平平移F’(t)；V曲线也减减小，向下下平移F’(t)。总之之，F、V曲线同向向向下平移移F’(t)，两曲曲线的相对对位置保持持不变。因此，凡是下行行的拉力波波，都将使使得F、V曲线同向向向下平移移，原有距距离保持不不变。3.当有上行的的压力波FF’(t))作用时，研研究这时的的F、V曲线的变变化情况FF总=F(tt)+F’(t)；由由于V’(t)==-F’(t)/ZZ所以ZV总=ZVV(t)++ZV’(t)=F(tt)-F’(t)F总-ZVV总=2FF’(t)(3..17)表现在在F～V曲线上就就是：F曲线增大大，向上平平移F’(t)；V曲线减小小，向下平平移F’(t)。总之之，F、V曲线是反反向平移，两两曲线互相相分离，分分离的幅度度为2F’(t)。因此，凡是上行行的压力波波（如上行行的土阻力力波1/22Ri），都都将使得FF、V曲线反向平平移，两曲曲线互相分分离，分离离的幅度为为2F’(t)。4.当有上行的的拉力波--F’(t))作用时，研研究这时的的F、V曲线的变变化情况FF总=F(tt)-F’(t)；由由于V’(t)==-[--F’(t)//Z]=F’(t)所所以ZVV总=ZVV(t)++ZV’(t)=F(tt)+F’(t)F总总-ZZV总=-22F’(t)((3.188)表现在在F～V曲线上就就是：F曲线减小小，向下平平移F’(t)；V曲线增大大，向上平平移F’(t)。总之之，F、V曲线反向向平移，两两曲线互相相靠拢，靠靠拢的幅度度为-2FF’(t)。因此，凡是是上行的拉拉力波（如如断桩反射射），都将将使得F、V曲线反向向平移，两两曲线互相相靠拢，靠靠拢的幅度度为-2FF’(t)。6.9桩身身阻抗变化化在F～V曲线上表表现钻孔灌灌注桩的扩扩、缩颈；；打入桩中中桩身破损损，都直接接反映了桩桩身阻抗变变化。在锤击击力F作用下，当当桩身阻抗抗变化时（上上部为Z11，下部为为Z2），反反射波F为：F=F(Z2-ZZ1)/((Z2+ZZ1)(44.19))(1)).桩桩身阻抗变变大（如钻钻孔灌注桩桩的扩颈）此时Z2>>Z1，Z2-ZZ1>0，F与F性质相相同。因锤击击力为压力力波，所以以反射波为为上行的压压力波。根根据上述第第3点所述，该该反射波F会使得得：F曲线增大大，向上平平移F(t)；V曲线减小小，向下平平移F(t)。总之之，F、V曲线是反反向平移，两两曲线互相相分离，分分离的幅度度为2F(t)。如图4.15所示示。002LL/C图4.15(2)).桩桩身阻抗变变小（如钻钻孔灌注桩桩的缩颈，打打入桩破损损）此时Z2<<Z1，Z2-ZZ1<0，F与F性质相相反。因锤击击力为压力力波，所以以反射波为为上行的拉拉力波。根根据上述第第4点，该反反射波FF会使得：：F曲线减小小，向下平平移F(t)；V曲线增大大，向上平平移F(t)。总之之，F、V曲线是反反向平移，两两曲线互相相靠拢，靠靠拢的幅度度为2F(t)。如图4.16所示。02L/C图4.1664.10桩桩侧土阻力力在F～V曲线上的的表现在0<<T<2LL/C时段，土土阻力波中中只有桩侧侧各点处向向上传播的的压力土阻阻力波（==Ri/22）能传到到桩顶，为为传感器所所接受。因因此只有桩桩侧各点处处向上传播播的压力土土阻力波影影响F、V曲线。根据上上述(3)所述，该该反射波11/2Rii会使得：：F曲线增大大，向上平平移1/22Ri；V曲线减小小，向下平平移1/22Ri。总总之，F、V曲线是反反向平移，两两曲线互相相分离，分分离的幅度度为21/2RRi=Rii，即该点点的土阻力力值。由于从从桩身上部部到下部，土土阻力是累累计方式叠叠加在F、V曲线上的的。所以在在实测F～V曲线上时时间轴上某某点tm处F与ZV之差就就是桩身XXm（=Ctmm/2）以以上土阻力力之和。因此在在在实测FF～V曲线上沿沿时间轴（2L/C之前），我们可以观察到从顶部到任意位置处的桩侧土阻力(包括静土阻力和动土阻力)累加值。4.11FF～V曲线上时时间轴t==2L/C处所包包含的信息息应力波波在桩身中中的反射如如图4.17所示示。(1)).锤击击力的反射射波F1’锤击压压力F（t1）经自自由端反射射为一向上上传播的锤锤击拉力F1’（t1）=-F（t1）,在时刻t1+2LL/C为传感器器所接受。根据上节第(4)点所述，该反射波F1’会使得：F曲线减小，向下平移F（t1）；V曲线增大，向上平移F（t1）。总之，F、V曲线是反向平移，两曲线互相靠拢，靠拢的幅度为2F（t1）。(2)).桩尖尖土阻力波波R尖桩尖土土阻力R尖为一向向上传播的的压力波。根根据上接第第(3)点所述述，该波RR尖会使得得：F曲线增大大，向上平平移R尖；V曲线减小小，向下平平移R尖。总之之，F、V曲线是反反向平移，两两曲线互相相分离，分分离的幅度度为2R尖=2R尖。(3)).向下下传播的土土阻力波RRi（=-RRi/2）的的反射波锤击压压力波沿桩桩身向下传传播的过程程中，先后后被激发的的向下传播播的土阻力力波Ri（=-RRi/2）在在时间为tt=L/CC时，同时时到达桩尖尖，其大小小为R=Ri=--R侧/2。经自自由端反射射为一向上上传播的压压力土阻力力反射波，其其大小R侧/2。根据33.7.44.1第(3)点所述述，该波会会使得：FF曲线增大大，向上平平移R侧/2；V曲线减小小，向下平平移R侧/2。总之之，F、V曲线是反反向平移，两两曲线互相相分离，分分离的幅度度为2R侧/2=RR侧。(4)).在t=2L/C稍前时时刻，F、V的差值还还包含了33.7.44.3中所述述的从顶部部到桩底的的桩侧土阻阻力累加值值，即R侧。(2))、(3)、(4)中的的三项都是是使得F、V曲线反向向平移而互互相分离的的，使曲线线分离的总总幅度为三三项的影响响值之和：：2R尖+R侧+R侧=2（R尖+R侧）=2RR总。而(1)项是使使得F、V曲线同向向平移而互互相靠拢的的，F、V差值为-2F(t1)。综合(1)、(2)、(3)、(4)四项，在在t=2L/C时刻，F、V差值为：：2R总总-2F(t1)(44.20))式(4.20)意味着着：在t==2L/C时刻，F、V曲线包含含着总土阻阻力、桩尖尖土阻力和和锤击力的的信息。由由于锤击力力的反射波波是使得FF、V曲线靠拢拢的，而总总土阻力和和桩尖土阻阻力是使得得F、V曲线分离离的。因此此如果F、V曲线在此此分离得越越开，就表表示总土阻阻力越高（进进而推知桩桩的承载力力越高）；；事实上由由于高的桩桩尖土阻力力所在土的的最大弹性性形变量QQ值往往也也大，需要要延迟适当当的时间才才能充分发发挥，所以以较高的桩桩尖土阻力力往往出现现在t=2L/C时刻稍稍后处。由由此可认为为在t=2L/C时刻稍稍后处F出现高峰峰，往往就就是大的桩桩尖土阻力力的表现。入射波波反射射波F（t1）F[==-F（t1）]Rii（=Ri//2）Ri（=-Ri/22）Ri（=R//2）R尖（=R尖）图4.17应力力波在桩身身中的反射射示意4.12几几种常见的的输出结果果曲线的定定性分析1F～V曲曲线(1)).FF曲线的峰峰值就是传传感器位置置处的桩身身截面受到到的最大锤锤击力。(2)).VV曲线的峰峰值就是传传感器位置置处质点运运动的最大大速度。(3)).在在0<t<<2L/C时段，F、V曲线分离离程度表明明了桩侧土土阻力的大大小。分离离得越开，表表明桩侧土土阻力越大大。(4)).在t=2L/C时刻，FF、V曲线分离离程度表明明了桩的总总土阻力及及桩尖土阻阻力（往往往稍微延迟迟）的大小小。分离得得越开，表表明桩的总总土阻力及及桩尖土阻阻力（往往往稍微延迟迟）越大。2下行波FF、上行波波F曲线(1)).下行行波F～t曲线反映映的就是锤锤击力F（t1）随时时间（仅00<t<22L/C时段）变变化关系。(2)).上上行波F～t曲线反映映的就是桩桩侧土阻力力分布情况况（包含静静阻力和动动阻力）((仅0<t<<2L/C时段)。(3)).计计算平均波波速。3R～t曲曲线R～tt曲线中有有Rs～t曲线和R总～t曲线。(1)).RRs～t曲线较光光滑，说明明凯斯阻尼尼系数取值值是合适的的。(2)).RR总曲线与与Rs曲线之之差就是土土的动阻力力。(3)).RR总曲线与与Rs曲线交交点所对应应时刻就是是桩尖运动动速度为零零的时刻。此此承载力就就是自动法法（RAUU）值。.4D、EE曲线(1)).EE曲线中的的峰值就是是最大传递递能量值。(2)).DD曲线中的的峰值就是是桩身最大大动位移量量。(3)).DD曲线中的的最终稳定定值就是桩桩相对于土土的最终动动位移量，有有时可认为为是桩身贯贯入度。当当然取样时时间必须足足够长。事实上上，往往最最终动位移移量仅作为为桩身贯入入度的参考考值。因为为动位移是是由速度积积分而来，而而速度是由由加速度积积分而来。我我们实测的的是加速度度，加速度度信息可能能会由于桩桩身扩、缩缩颈、接桩桩缝隙等多多次反射而而畸变（属属正常曲线线），使得得计算的最最终动位移移量不能真真正反映桩桩身贯入度度；同时从从加速度到到速度，再再从速度到到位移，也也会因为累累计误差或或取样点的的减少而影影响计算结结果的可靠靠度。当然然由不正确确的加速度度实测信息息计算得到到的最终动动位移量的的可靠性就就无从谈起起。因此，桩桩身贯入度度还是以实实测为准。第五章曲线线拟合法5.1基本模模型与凯斯斯法中所采采用的模型型相比较，曲曲线拟合法法中所采用用的桩、土土模型作了了很大改进进。主要有有：1.桩的模型型.桩桩身材料可可以是不均均质的（如如复合桩、扩扩底桩、桩桩身扩缩颈颈等）。.考考虑了桩身身材料内阻阻尼所造成成的应力波波衰减。③.将将桩离散为为一系列单单元长度为为1-2米的质弹系系统，单元元内部无阻阻抗变化；；应力波在在每个单元元内的传播播时间相等等（均质桩桩单元长度度ΔL相等，非非均质桩ΔΔL不相等）。④桩桩的段数是是Np，桩侧土土单元数是是Ns。Np可以等于于也可不等等于Ns。⑤每每个桩单元元i：单元长度：ΔLL=Δt*Cii1122．土的的模型3（1）基基本参数和和基本关系系↑↑R1在基本模模型中有三三个基本参参数：极限限静土阻力力Rui、↑R2弹性性限度Qi和粘滞阻阻尼系数JiRRi=Rssi+Rddi设在第i桩段有有一土单元元k，已知桩桩段速度为为vi，Np-11↑↑RNS-11位移uiNp↑↑RNS以及粘滞阻尼系系数Ji，则第k土单元的的阻力为：：↑↑RNS+11Rk=Rssk+Rddk静阻力：Rssk=Kssk*uui其中：Ksk==Rukk/Qii，为斜率率，即土刚刚度。且Rnk≤Rsk≤Rukk。RdRd=JJvv桩段RsivvRsuQDii图5.1土的基本本模型（2）卸载与加载，反反复加载RRkRukRLKsskKK’skU位移加载弹限限qk卸载程度-Un××Ruk卸载弹限限qkm卸载比Un（UUN）上图中，卸载程程度Rnkk=-UUn×Ruuk其中卸载载比Un:0≤Un≤1对桩尖土土而言,不可能产产生上拔力力,故卸载比Un=0。只有桩桩侧土存在在卸载比Un，若Un=0则表明不不存在负阻阻力，若Un=1则表明存存在较大的的负阻力对对于易打桩桩，由于没没有回弹，所所以Un=0；对于难难打桩，Un=0～1。卸卸载比Un对计算曲曲线的影响响：对计算算曲线的后后部影响大大，减低Un时，将使使计算曲线线的尾部升升高。B.桩侧最最大弹性形形变量qk（QS）qk的取值不不能为零，也也不能超过过桩段的最最大位移量量，否则将将导致该段段土阻力的的激发不充充分。qk大大时会延迟迟桩侧土阻阻力的激发发。通常qk=2.544mmc．桩尖最大弹性性形变量qt（QT）桩尖最大大弹性形变变量qt的变化较较大，取决决于桩的尺尺寸和土性性。桩尖最大弹性形形变量qt必须小于于桩底的位位移。通常qt=2.544mmqk大时会延迟桩尖尖土阻力的的激发。D．桩侧卸载弹限限比Ck（CSkn）当桩身身质点速度度为负时（0＜t＜2L/C＝，桩身身向上回弹弹，桩侧卸卸载弹限qkm为：qkm=Ck××qkqk为桩桩侧加载弹弹限Ck==qkmm/qqkCk用来规规定卸载弹弹限的大小小。其取值值为0～1。Ck小，则则卸载弹限限qkm小，则则导致快速速卸载，使使得计算曲曲线的中后后部减低。对于长摩擦桩而而言，若在在2L/C之前就出出现卸载，则则卸载弹限限比Ck就会影响响计算曲线线。E．桩端土卸载弹弹限比Ct（CToe）Ct的大大小为0～1。Ct小，则则导致快速速卸载，使使得计算曲曲线的后部部减低。F．反复加载程度度Lskn和LToee反反复加载程程度Lskn和Ltoe对计算曲曲线的影响响：一般情情况下对计计算曲线没没有影响，只只有当桩侧侧（端）的的速度经过过了一次正正值、一次次负值，再再一次正值值后，并且且卸载弹限限比比较小小时，才会会起作用。影影响计算曲曲线的后部部。G．土隙当桩尖与与土之间存存在间隙（Tgap）时，将将导致硬化化型土阻力力。RRKssk位移UtTgapp弹限qi此时静土阻力：：Rsk==Kskk（Ui-Tgapp）若若Ui＜Tgap，则Rsk==0间间隙（Tgap）只影响响计算曲线线上2L/C附近。通通常产生间间隙的情况况：①难打桩②灌注桩存存在桩底沉沉渣H．土塞PL把土塞看看成是一种种外部的、被被动的阻力力作用，作作为拟合的的“微调”来使用。在j时刻刻，由于土土塞Ws作用在土土阻力RM为：RM=WWs（v尖j-v尖j-1）/gdttWs：土土塞重量；；v尖j：：j时刻桩尖尖运动速度度；g：重力力加速度；；dt：计计算步长。土塞PLL只影响计计算曲线上上2L/C附近I．土阻尼土的粘滞阻尼系系数Jv（线性性阻尼）量纲为：kNss/m。Rd=Jv×vvSmith阻尼尼系数Jss（SS，ST）量纲为：s/mm。Rd=Js×vv×Rs③Casee阻尼系数数Jc（JS，JT）量纲为：无量纲纲。Rd=Jc×zz×v它们之之间的关系系为：Jv=RRsuJss=ZJccRsu为土土体单元的的最大静阻阻力。对于桩侧，Jcc=∑（Jvi）/Z对于每个土单元元，Jci＜1，但是对对于整个桩桩侧土来说说，Jc可以大大于1，对于阻阻抗教低的的长桩，甚甚至可以高高达3。推荐使用Smiith阻尼尼系数Jss。对于桩端，Jcc尖=Jvv尖/z通常Jc尖≤1通常情况下，选选用线性阻阻尼模型（OP=0）；当桩桩底的极限限土阻力第第一次就被被充分激发发的情况下下，选用SMITTH阻尼模型型（OP=1）；当桩桩底的弹限限相对较高高，或存在在土隙时，选选用SMITTH阻尼模型型（OP=1）或复合合阻尼模型型（OP=2）。阻尼系数对计算算曲线的影影响：①通常在0＜t＜2L/C范围，增增大SS计算曲线线上移；增增大ST，计算曲曲线上在t=2L/C附近曲线线上移。②增大SS，改善计计算曲线尾尾部的震荡荡。③当计算的的锤击数过过低，没有有办法使其其增大时，增增加SS。J．辐射阻尼使用条件锤击贯入度很小小，桩、土土间没有产产生剪切破破坏，如难难打桩、表表面非常粗粗糙的灌注注桩；使用用了辐射阻阻尼后，土土阻尼系数数SS、ST均应小于1.3；开口钢钢管桩、H型钢桩，一一般不使用用辐射阻尼尼。模型用土体质量MSS、MT和阻尼系系数SK、BT代表。对于摩擦桩，使使用桩侧辐辐射阻尼MS和SK；对于端承桩，使使用桩侧辐辐射阻尼MT和BT；对于MS和SK取值如下：MS=110×桩的周长×N/22KNNN：桩单元元数/土单元数数SK=R33平均×N××φ/Z11R3平均=（R1+RR2+R33）/3R1、R2、R3为没有采用辐射射阻尼时拟拟合，三个个最大的静静土阻力单单元的值，单单位KN/m。系数φ：4≤φφ≤8Z1：第一桩单元的的阻抗。③对计算曲线的影影响使用辐射射阻尼后，值值越小，会会使计算曲曲线上2LL/C前后下降降。K．桩身阻尼PII作用：平平滑拟合曲曲线，特别别是2L/C附近；延延迟应力波波的返回。一般取值值：对于钢钢桩：PI=00.01；对于预制制混凝土