CN1017749B

CN1017749B - 振动法和传递函数法结合的试桩技术

Info

Publication number: CN1017749B
Application number: CN 88108160
Authority: CN
Inventors: 潘时声
Original assignee: ZHEJIANG PROVINCIAL ARCHITECTURAL SCIENCE INST
Current assignee: ZHEJIANG PROVINCIAL ARCHITECTURAL SCIENCE INST
Priority date: 1988-11-24
Filing date: 1988-11-24
Publication date: 1992-08-05
Also published as: CN1042991A

Abstract

一种振动法和传递函数法结合的试桩技术，涉及土木建筑工程中桩基的测试方法。其特征在于，利用振动法所测得的刚度和传递函数法计算的单桩极限承载力与刚度的比值K_r，来确定单桩实际承载力。该技术求解承载力和刚度之间的关系，并改变了大应变测试设备笨重的状况和小应变全凭经验确定单桩承载力的方式，使得单桩承载力测试精度明显得到提高。

Description

本发明涉及土木建筑工程中桩基的测试方法。

目前国内外采用的动力试桩方法很多，主要有大应变法和小应变法两类。大应变法主要用于测试桩的承载力，但由于其所加荷载较大，所以测试设备笨重，并没有完全摆脱静载试验的烦恼，此外，它的理论并不严密，建立的计算公式中还有不少参数需要通过试验和动静对比来确定，因此很难达到较高的精确度。小应变法目前主要用于检查桩的质量，对于桩的承载力值，只能凭动静对比和经验来确定，因此有时误差较大。CN061079 64A中公开了一种测桩方法，难以全面考虑桩长、地质情况、桩直径、桩混凝土弹性模量等参数的影响。

本发明的目的是解决桩的承载力和刚度之间的关系，从而使桩的小应变动测方法能较精确地测得实际单桩承载力。

本发明技术方案实现的方法，采用稳态扫频强迫振动法（简称振动法）和传递函数法结合来测试单桩承载力：

1、用振动法测试桩的刚度K

激振力F激振桩，得桩的速度导纳反应曲线（图1）。图中V₀和F₀分别为桩顶振动速度V和激振力F的振幅，f为激振频率，由此计算桩的动刚度K

K= \frac{2πf}{｜ \frac{V_{o}}{F_{o}} ｜}

2、确定单桩承载力。采用传递函数法计算桩顶荷载P与位移S的关系，即P～S曲线，然后求得桩的承载力P_u与刚度K的比值K_r。实现步骤：

d、假定桩周围土对桩的摩阻力f（S）以下面的传递函数形式表示：

f（S）＝ (CfuS)/(Su+（C-1）S)

式中：fu为桩周土极限摩阻力;S_u为相应的位移;S为桩某截面的位移;C为系数，取决于传递函数初始切线与极限摩阻力的关系。

e、相应地假定单位面积桩端阻力r（S_b）：

r(S_b)= (CR_uS_b)/(S_bu+(c-1)Sb)

式中：R_u为桩端极限承载力，S_bu为桩端相应的位移，S_b为桩端位移，C为系数。

f、求桩的P～S关系曲线，计算公式：

式中：u为桩截面周长;A为桩截面积：E为桩混凝土弹性模量;L为桩长;Z为桩截面，F（S）为传递函数f（S）的原函数。

f、根据前述e求得的P～S曲线，计算桩的刚度K_j：

K_j＝Lim (P)/(S)

S→O

g、求桩极限承载力与刚度的比值K_r：

K_r= (P′_u)/(K_j)

式中的计算极限承载力P′_u可根据《工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规程》（JGJ4-80）中确定桩的极限承载力规定求得。

h、计算单桩实际承载力P_u：

P_u＝ηK_rK

式中：η为经验系数;K_r为前述g中桩极限承载力与刚度的比值;K为前述1中桩的振动法测试刚度。

3、实现本发明的一种振动法测试系统（图2），由激振系统、测力系统和携带振系统组成。

激振系统由信号发生器（1）、功率放大器（2）和激振器（3）组成。信号发生器产生一个某一频率的正弦信号，然后由功率放大器放大，以推动激振器激振桩。

测力系统由力传感器（4）、电荷放大器（5）和数字式电压表（6）组成。力传感器由于力的作用产生电荷信号，电荷放大器把电荷信号放大为有一定量值的电压信号，再用数字电压表检测，从而测出并控制激振力。

拾振系统由加速度传感器（7）、电荷放大器（8）和数字电压表（9）组成。加速度传感器吸收桩振动的信号，该信号由电荷放大器放大，并把加速度积分为速度，最后由数字电压表读出。

本发明改变了大应变测试设备笨重的状况和小应变全凭经验确定单桩承载力的方式。利用传递函数法计算桩的承载力和刚度之间的关系，使桩长、桩截面积、桩周围土质情况等主要因素对桩的承载力和刚度之间关系的影响，都能精确考虑，避免了经验系数的片面性和使用范围狭窄性，使得单桩承载力测试精度明显提高。

Claims

1、一种振动和传递函数法结合的试桩方法，采用恒定力F激振桩，得桩的速度导纳反应曲线，依此计算的刚度

V₀F₀分别为桩顶振动速度V和激振力F的振幅，f为激振频率，其特征在于再采用传递函数法计算桩顶荷载P与位移S的关系，即P～S曲线，然后求得桩的承载力P_u与刚度K的比值K_r，最后确定单桩实际承载力P_u，计算步骤：

假定桩周围土对桩的摩阻力f(S)以下面的传递函数形式表示：

f(S)= (CfuS)/(Su+(C-1)S)

式中：fu为桩周土极限摩阻力；S_u为相应的位移；S为桩某截面的位移；C为系数，取决于传递函数初始切线与极限摩阻力的关系。

相应地假定单位面积桩端阻力r(S_b)：

r(S_b)= (CRuSb)/(Sbu+(c-1)Sb)

求桩的P～S关系曲线，计算公式：

式中：u为桩截面周长；A为桩截面积：E为桩混凝土弹性模量；L为桩长；Z为桩截面，F(S)为传递函数f(S)的原函数。

根据P～S曲线，计算桩的刚度

求桩极限承载力P_u与刚度K_j的比值K_r；

计算单桩实际承载力P_u；

P_u=ηK_rK

式中：η为经验系数。