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1、低應變動測1第一部分低應變動測原理與應力波理論一、概述（一）基本概念動力試樁—1、在樁頂給樁作用—豎向動態(tài)力，動態(tài)力可以瞬態(tài)沖擊力或穩(wěn)態(tài)激振力。2、用不同功能的傳感器可以在樁頂量測不同的動力響應信號（如位移、速度、加速度）3、借助一維波動理論通過對信號的時域分析，頻域分析或傳遞函數(shù)分析可以進行樁身結(jié)構(gòu)完整性和單樁承載力的評價。動力響應—樁土系統(tǒng)對動態(tài)力作用的反應。2動力試樁的分類：高應變法：0.01%~0.001%（樁土之間發(fā)生一定的塑性位移，2~3mm）{用于評價承載力，完整性}。低應變法：<0.00001%（樁土之間發(fā)生一定的彈
2、性位移，用于評價完整性）說明：低應變法用于承載力評價：原理不充分，動剛法為經(jīng)驗法（基樁低應變動力檢測規(guī)程（JGJ/T93--95）規(guī)定），可用機械阻抗法和動參數(shù)推算單樁承載力）3一點的應變：一點的應力：低應變法的類別：應力波反射法，機械阻抗法{穩(wěn)態(tài)激振法，瞬態(tài)激振法}，動參數(shù)法，水電效應法，球擊法，火箭激振法。目前，絕大多數(shù)的單位采用的方法是應力反射波法。應力反射波法----采用瞬態(tài)沖擊方式，通過實測樁頂加速度或速度響應時域曲線，籍一維波動理論分析來判定基樁的樁身完整性。4速度響應時域曲線（瞬態(tài)時域分析）→速度幅頻曲線→導納曲線（瞬
3、態(tài)機械阻抗法（動剛度））→導納曲線（穩(wěn)態(tài)機械阻抗法）理論上忽略截斷和泄漏誤差，時域分析與頻域分析殊途同歸（角度不同{波動理論，振動理論}）結(jié)果完全相同）實際分析時以時域分析為主，頻域分析便于排除高頻干擾波的影響5速度響應時域曲線（瞬態(tài)時域分析）→速度幅頻曲線→導納曲線（瞬態(tài)機械阻抗法（動剛度））→導納曲線（穩(wěn)態(tài)機械阻抗法）理論上忽略截斷和泄漏誤差，時域分析與頻域分析殊途同歸（角度不同{波動理論，振動理論}）結(jié)果完全相同）時域分析與頻域分析的關(guān)系：實際分析時以時域分析為主，頻域分析便于排除高頻干擾波的影響6樁身完整性—反映樁身截面尺寸
4、相對變化，樁身材料密實性和連續(xù)性的綜合定性指標。說明：（1）連續(xù)性包含了樁長不夠的情況（2）截面尺寸相對變化的相對衡量尺度—根據(jù)設計樁徑并針對不同成樁工藝的樁型按施工驗收規(guī)范考慮樁徑的允許負偏差樁身缺陷—使樁身完整性惡化，在一定程度上引起樁身結(jié)構(gòu)強度和耐久性降低的樁身斷裂、裂縫、夾泥、空洞、蜂窩、松散等現(xiàn)象的統(tǒng)稱。7（二）、動力試樁與靜力試樁的根本區(qū)別荷載性質(zhì)和加荷載速率不同靜力試樁：加荷緩慢，加速度和慣性效應可忽略，樁土靜力平衡，Q-S一一對應動力試樁：加荷快，（沖擊力一般10—20ms），應力波頻譜成分和持續(xù)時間有關(guān)，具體與樁土
5、動力響應與樁土固有動力特性，擾動源的強度等有關(guān)。加速度高（400—600g），慣性效應和材料粘性性質(zhì)要考慮，響應與時間有關(guān)。8（三）靜動試樁法的功能區(qū)別：靜力試樁：強度和變形結(jié)果可靠為設計提供依據(jù)可用于檢驗性試樁和設計性試樁動力試樁：樁身完整性和土的承載力結(jié)果可靠性差用于檢驗性試樁設計性試樁--目的是為設計者提供設計依據(jù)和確定樁的施工工藝試驗對象—專門制作的試驗樁程序—制作試驗樁→試驗→設計→施工檢驗性試樁—目的檢驗單樁承載力是否滿足設計要求和樁身結(jié)構(gòu)完整性情況設計對象—工程樁程序—設計→施工→檢驗9（四）動力試樁的優(yōu)點：（與靜力試
6、樁相比）（1）儀器設備輕便檢測速度快和費用較低靜力試樁：堆載法：堆載重量為最大加載量的120%錨樁法：設備重量為最大加載量的5~10%動力試樁：高應變：錘重為單樁極限承載力的1~1.5%低應變：錘重5—12磅，幾百克—幾十千克靜力試樁：2—5天/根高應變：4—6天/根低應變：>30根/天（2）可檢測樁身結(jié)構(gòu)完整性另外還可監(jiān)測打樁應力，測試墊層特性，預分析沉樁能力，區(qū)分破壞模式是土的破壞還是樁身結(jié)構(gòu)的破壞。（3）對工程樁進行普查:容易發(fā)現(xiàn)工程中的整體施工質(zhì)量，便于更好的保證工程質(zhì)量，可為靜力試驗樁的選擇提供依據(jù)（4）波形擬合法不僅可得
7、到單樁承載力，還可進行側(cè)阻力公布和端阻力值的估計10二、一維波動方程的建立與求解1、樁的動測技術(shù)是以一維波動方程為理論基礎(chǔ)的，當給樁頂不論是振動或錘擊等激勵時，都以應力波形式沿樁身傳遞，傳遞過程是以一維波動方程為數(shù)學模型的。模型：假設樁為等截面均質(zhì)無限長彈性桿件（無阻尼作用），四周無側(cè)阻力作用，頂端受到撞擊，桿截面在變形后保持平面：均質(zhì)：密度為ρ彈性：彈性模量為E虎克定律：等截面：面積A平截面假定：11沿z方向的位移為u(z)，則桿中任一截面z處取一長度為dz的微分單元：微分單元的不平衡力為由微分單元力的平衡得：令得式中c—應力波沿
8、桿身傳播速度,12上式為一維波動方程，是二階微分方程，高應變動力試樁和低應變的應力反射波法是對它進行波動解，振動解用于低應變的穩(wěn)態(tài)機械阻抗法。132、波動與振動的概念波動—受擾動源的激發(fā)而產(chǎn)生并通過介質(zhì)傳遞的運動（擾動），它攜帶著擾動
