高应变入门指南.doc

FEI桩基动测分析系统 入门指南中国建筑科学研究院地基所 1999年7月8日前 言1本《指南》的适用对象是初次接触“FEI桩基动测分析系统”的用户为了便于理解, 《指南》中的许多地方都采取了比较形象化的提法, 而这些形象化的提法在数学上可能是不严格的, 初学者大可不必深究, 等到熟练掌握本系统的操作之后, 自然可以抛弃这些形象化, 而在一个更高的层次上作严格的探讨2第一部分 高应变部分第一章 数据采集本章我们将按实际测试中的顺序，介绍与信号采集相关的各种操作第1节 系统的连接电源：在本系统主机的背面, 有直流及交流接口, 分别印有“AC220V”及“DC12V”字样，通过本系统配备的专用电线可分别与220V交流电源或12V直流电源相接接地：系统主机背面留有接地接头，标有“GND”字样，开机之前务必用一根电线良好接地传输电缆：主机背面有一圆形37芯接口，标有“INPUT”字样，系统配备的信号传输电缆即与此接口相接，并可串接数根(每根长约20m)1分4导线：传输电缆的公头与主机背面“INPUT”接口相接，母头与“1分4导线”相接，“1分4导线”用于与四支传感器相接，这四支传感器分成两组，每组含一加速度接口(标有A1、A2字样) 和一应变环接口(标有F1、F2字样)。

传感器：两支加速度传感器与“1分4导线”上标有A1、A2的两个三芯接头相接，两支应变环与“1分4导线”上标有F1、F2的两个五芯接头相接至此，本系统连接完毕2节 采集参数的设置一、进入主菜单 打开主机的电源，本系统的采集软件安装在硬盘C:区之DATPRO子目录中 在DOS系统下键入CD ，进入该子目录，然后键入DATPRO ,即可进入主菜单注意：DATPRO能记忆最近一次使用它时采集到的数据文件名，在重新启 动 DATPRO时，可能会出现一个备份提示：Duplicate file name posible.Copy or Ignore? 其目的是提醒你该对上次采集的信号进行备份，以防发生丢失或重名 覆盖由于本系统在高应变采集信号时是即时存盘的，一般不会有什么问题，所 以如果出现上述备分提示，请按字符I忽略DATPRO主菜单的屏幕的最上方是“Data Processing“(数据处理)字样，下分3五个窗口并隐含了有五个子菜单在这里并不打算把全部参数、子菜单作一次 性的介绍，而只介绍与信号采集有关的部分，其它内容将在以后章节中陆续介 绍在每次采集之前必须对相关信息进行设置，这些参数集中在主菜单中的 Pile、Hammer and Soil Parameters窗口中。

要修改该窗口中的参数，先在 Command栏中键入该参数的前两个字符，然后空一格，再键入新的数值并回车例如要将被速(Wspeed)从4000改为3600，只须键入ws 3600 即可下面将信号采集必须设置的参数作一介绍二、锤的参数如果试验本身还打算对锤击系统的性能进行分析，就必须对打桩所用的锤 的相关参数进行设置如果只关心桩的情况(大多数情况是这样)，则这些锤的参 数就毫无意义，不必设置，可跳过此节，直接进入“三、桩的参数”HAmmer：锤型，只能设置成AIrstream(蒸汽锤)或DIesel(柴油锤)WRam：锤重，单位为tWCap：桩帽重，单位为t 三、桩的参数WSpeed：应力波波速，对砼桩一般可预设在3100～4100 m/sARea：桩在测点所在截面的面积LB.G.：测点下桩长，可根据施工记录预设D1ext：测点处桩的横向尺寸，对圆桩设为外径；对方桩设为边长D2int：测点处桩的横向尺寸，对圆实心桩设为0；对管桩设为内径；对方桩设 成边长CIrcumf：测点处桩身周长EM：测点处桩材料的弹性模量，EM与WS两个参数设定后，程序将自动计 算材料的容重对砼桩可用一个较为简单的方法估算EM：取砼容重为ρ=2450kg/m3，则：E=ρC2由此计算出的E单位是N/m2，而DATPRO中EM的单位为t/m2,为了将N换算 成t，就需在原数上除以9.8×1000，E=2450C2/(9.8×1000)=(C/2)2(t/m2)。

这就是说， 砼的弹性模量在数值上约为波速的一半的平方，比如若WS为3800，则EM可设 为19002=3610000但必须记住，E=(c/2)2只是数值上的关系，从物理意义上是一 点也说不过去的四、文件名DATPRO每采到一锤的信号，就会立刻将其存入磁盘，这就要求我们在采 集之前就为即将采到的信号设计一文件名DATPRO存放信号的文件名来自两个参数：文件名的基名来自主菜单中“ 4Switch-1”窗口中的“FIlename”此基名的设置最好包含桩号及工程名称的信息， 如“南银大厦”的132号桩，可把基名设计成NY132以便记忆；文件名的扩展名来 自“Signal”窗口中的“BNreset”，此参数记录的是试验中的锤击序号, 在试验过 程中，它会作为信号文件的扩展名，且自动累加，例如：将BN设成1，FIlename设 成NY132，那么采一锤信号后，数据会存放到名为NY132.1的文件中，同时BN自 动变成2，再采一锤，又存到名为NY132.2的文件中，BN自动变成3... 五、参数保存在设置完本节“二、三、四”中所述的有关参数后，可键入PU ON (该命令位 于Switch-1窗口中)将这些参数存起来，这样下次启动DATPRO时，首先显示在 菜单中的就是已设置好的参数了。

否则，只要从DATPRO程序中退出来, 以上 设置的参数都将丢失第3节 传感器的监视安装在传感器的安装过程中，应对传感器特别是应变环的输出进行监视，以防 因应变环的初始变形过大而对测试结果带来不利影响键入OF (此命令位于Signal窗口中)，屏幕显示四个通道的输出电压，CH1 和CH2分别对应两个加速度传感器的输出； For1和For2分别对应两个应变环的 输出(应变环受压输出为正值，受拉为负值)，若受压超过+2.5V或受拉超过- 3.0V，系统会报警发声听到报警声, 务请卸下传感器重新安装，直至其初始输 出落在-3.0V～2.5V之间，按 ESC 键退出4 采集状态控制在完成参数的设置和传感器的监视安装之后，键入AD，会出现采集状态控 制表，利用↑↓键可以选择不同的单项(反视频)用←→键可以改变该单项的设置：A/D Channels(A/D通道数)：按←或→键，本项有三种选择1，2，4，高应变测 试中只能选4Chn Frequency(单通道采样频率)：有五种选择4K，6.66K，10K，15.15K和 25K，缺省为10K，可不作修改 Data Length(数据长度)：有512，1024和1536缺省为1K即(1024)，可不作修 改。

First Channel(起始通道)：缺省为1FEI系统诞生之初，A/D转换预设有 8 个通道，如果高应变试验中采用4个，那么可能是1、2、3、4，也可能是2、 3、4、5，还可能是3、4、5、6...但改型后的系统本身就只存4个通道，故起始通道 必须设定为1Sampling Mode(采样方式)：共3种, 缺省方式为“One blow“(单锤方式),这也 是最常用的方式, 适用于脱钩式自由落锤在此方式下，每次采集之后，系统5A/D转换停止，可接受键盘命令，要进行下一锤采集须按 ALT + A 重新激活 另一种较常用的是Consecutive(连续方式), 适用于柴油锤配合试验在此方式 下, 每次采集之后，系统A/D转换继续处于激活状态，不能接受键盘命令，要退 出采集状态, 则键P或 ESC 键一次, 系统在完成下一次采集后将自动退出最 后一种采样方式是Depth Mark(深度标识方式), 因极少采用, 可参看《操作手册》 P32～P33页Display Mode(显示方式)：本选项决定在采集完一锤信号之后，在屏幕上显 示哪两条曲线，有F/V(平均力与平均速度)，F1/F2(两个单边力)，V1/V2(两个单 边速度)等选项，一般都用F/V选项。

Average(平均方式)：缺省为Automatic(自动方式)，另有Both和None方式供 选一般均用“自动方式”，在此方式下，系统自动检查每一通道的工作状态，如 某一通道有故障，则该通道数据被排除而不参与平均Both方式和None方式极 少使用，其含义可参看《操作手册》P33页 Flag/Setting(传感器标识/设定值)：光标移至此选项并按 键可进入下级子菜 单，在这级表格中有四栏，CH/Gain(增益)，Unit(单位)，Flag(标识符) Setting(灵 敏度设置)，而Unit和Flag总是同步变化，实际上是一栏在栏与栏之间按 ALT + S切换增益”和“标识符”取值的改变是通过 ←→ 实现的，“增益”有 1、2、5、10共4档, 一般均选用1, 但如果配用的加速度传感器的灵敏度是 2.5mV/g, 请在该通道选用增益2标识符”必须与对应通道上的传感器一致: 类 型标识符 加速度传感器Acc 速度传感器Vel 环式应变计For 压电力传感器Ftn而Setting栏必须根据所接的传感器标定值进行输入，值得注意的是我们提 供的加速度传感器的灵敏度单位是mV/g，而程序中需要的是g/V，此处应注意 单位的转换，比如标定曲线上提供的系数为5mV/g，那么转换过来应为 1000/5=200g/V, 应在Setting一栏中输入200，此表输入完毕后按 ESC 键退出。

第5节 数据采集在上节的“采集状态控制表”中的最下端为“Accept Data”(接受数据)选项， 将光标移至该选项并键入 而进入信号采集的等待状态(见图1)实际上在进入 第四节所述的“采集状态控制表”后，可不作任何改动而直接将光标移至“Accept Data”选项上并键 ，而且一般的情形下也正是如此操作的在采集等待状态中，系统不对任何键盘命令产生响应，而是专心等待信号 触发要使系统触发可以敲击任一通道的传感器(或实际测试中的锤击)，也可以6按系统主机背面的CAL(标定)按扭(红色)按下CAL扭之后，会得到一个形如图 2的显示波形，这一标定波形由系统内部线路激发产生，用以检查四个通道的运 行状态在屏幕上有一表格:CHNL1-ACC 2-ACC 3-For 4-For Status即为四个通道的状态显示,“Norm”表示正常,“Trbl”表示故障如果某通道出现 “Trbl”请检查该通道的接线情况图1 采集等待状态图2 力和速度的标定信号7每次触发后，屏幕显示实测波形, 信号自动存入硬盘，同时，屏幕上还显示相关 参数:File Nm即为存放该锤信号的文件名； Counter(锤击记数)自动加1；A/D变 为Standby(暂停)状态。

如果Sampling Mobe采用了One Blow方式, 屏幕 将显示“ALT+A to torn A/D On”，即提示按 ALT+ A 键激活A/D以进行下 次采样对应本锤信号的最大力值FMX、最大速度值VMX、最大位移DMX、最 大加速度AMX及最大能量EMX、二单边力比值F1/F2、二单边速度比值V1/V2、 力与速度比值F/V，也同时显示于屏幕上如果Sampling Mobe采用Consecutive(连续方式)，那么每次接收到信号后与 One blow方式不同的是A/D依然为Active(激活状态)，系统处于采集等待状态， 不处理任何键盘命令要关闭A/D，只须按下P(或 ESC键)一次，系统在你按下 P(或 ESC 键)之后再接收一次触发即可转变为A/D Standby状态要激活A/D， 按任一字符键即可无论Sampling Mode采用何种方式，欲退出采集状态, 只须在A/D处于 Standby状态时，按 ESC , 程序又会提示你给刚采到的信号做备份:“Backup! Avoid raw data lost. Copy or Ignore?”。