高应变拟合要点.doc

理与分析包括波动方程拟合分析的关键 .1, 力曲线和速度曲线起始段的重合亦即良好的一致性是必须的 ,这是一维应力波理论的必然产物，但当①输入的传感器灵敏度不准 确,弹性波速(或弹性模量)不合理时：② 传感器安装不合理，安装 部位材质较差或安装部位不合理时 (离桩顶太近 ,离接桩部位太近 ,离地表太近打击力不够(尤其对于粗短的端承桩 )或严重偏心时;④锤垫过厚，信号过缓时：⑤ 桩上部存在严重缺陷(包括扩颈) 时;⑥上部土层阻力较大时；⑦利用柴油锤激发时(由于记录两条曲 线的传感器低频响应不一样 ,在低幅值段 ,速度曲线往往略低于力曲 线),二者的一致性未必能得到充分满足 .鉴于导致力曲线与速度曲线起始段不一致的因素较为复杂 ,我们在现场和室内分析时一定要仔细判断 ，在测试现场务必排除①，②，③ ,④条,为后续分析创造条件.力曲线和速度曲线的一致性仅限于二者峰值点以前的部位 ,其中二者曲线形态的正比性是首先应得到满足的 ,而峰值的相等性 (FVX=FMX)却未必，当然只要没有⑤，⑥条件存在，它们应当接近.2, 力曲线和速度曲线应较少毛刺 ,没有莫明振荡 ,尾部正常归零 ,这里所指的尾部系指 100ms 左右处 .大量现场试验表明 ,除特长桩外 , 一般高应变测试过程中 ,桩土系统在几十毫秒内基本上均完成了各种响应，因而经过近100ms以后，基本处于相对静止状态 ，也即桩顶的力和速度应回复到零 .RS 仪的分析软件只显示 51 2点,如果采样间隔 为100us,则满屏只能显示 51.2ms，此时加速度曲线一般不归零 ，欲观全貌,可将原始信号压缩一次 ("[") 再积分 ("v"), 自然显示 100ms 时间段.也可以积分后再压缩观看 ("v" f "Esc" f "Enter" f"["f "f").当① 加速度计安装不紧② 传感器附近桩身材质不良③ 加速度 计与其底座之间不紧④ 加速度计线路故障⑤ 电荷放大器故障⑥ 锤击系统较差等时 ,实测速度信号可能出现漂移或振荡 ,此时信号即便归零也十分勉强 .当① 工具式应变计安装不紧② 过份扭曲③ 安装部位材质太差④ 锤击力过大，桩头进入塑性状态⑤ 锤击系统较差时，力很可能岀现毛刺 ,振荡及尾部不归零 .3, 上行波曲线Wu(t)应合理地反映桩土特征同一时刻桩顶力减去速度与广义波阻抗的乘积后除以 2便构成了所谓的上行波曲线 [Wu(t)=1/2[F(t)-ZV(t)], 根据一维应力波理论 ,当桩 身某位置有缩颈类缺陷时 ,将产生一上升的拉伸波 ,亦即岀现同向的 速度反射和反向的力反射 ;当岀现扩颈类 "缺陷 "时产生一上升压缩 波,亦即岀现反向的速度反射和同向的力反射 ;当桩侧遇到土阻力时 ,同样产生上升的压缩波 (速度反向 ,力同向 );对于摩擦桩而言 ,桩端 阻力较小 ,应力波传播到桩底后自然产生向上的拉伸波 ,而端承桩 , 除因沉渣引起的小幅度拉伸波外 ,基本上产生一向上的压缩波 .这些 特征在单独的力和速度曲线上可能没有明显的反映 ,但在上行波曲线上,大都表现非常强烈 ,因此,读懂上行波曲线 ,将给后续的 CASE 法分析及波动方程拟合分析打下良好的基础 .一般来说 ,除非桩土系统上部异常 (即存在缺陷 ,扩颈或硬土层 ), 在下行波峰值点以前上行波基本上为零 ,然后逐步增加 ;当桩身无缺陷时 ,上行波幅值乘以 2便是对应位置以上部位桩侧阻力的总和 )(2)()(121tW xRuttCx,因此它的增加趋势尤其是出现拐点的趋势基 本上与地层变化相吻合 ,如果夹在此趋势中间形成一明显的下跳 ,则该处一定有缺陷或者干脆就是摩擦桩桩底反射 ;扩颈现象除浅部和严 重者外 ,由于普遍与桩侧阻力相混 ,大多难以在上行波中察觉 .桩底反射过后 ,土阻力还将发挥一段时间 ,但对于摩擦桩而言 ,高峰期已过 ,阻力应很快减小至自然状态 ;端承桩的高峰期相对滞后 ,但同样应早于 100ms 回归自然状态 ,回归的快慢完全取决于入射波脉 冲宽度和桩下部尤其桩底土体材料的性质 (弹性模量 ).观察和解释实测信号曲线应结合基桩工艺 ,施工记录以及工程地质资料进行 .上述两组四条曲线蕴藏了大量桩土系统信息 ,读懂它们 ,留意缺陷位置及严重程度 ,土层分布 ,阻力发挥情况 (严重滞后为大弹限情形 ),桩底特点 ,高应变分析便已完成了大半 .附二 高应变实测曲线的分析 ,选择和调整一旦实测信号不正常或曲线形态难以解释 ,结合 RS 系列桩基动测仪的高应变 CASE 法分析软件 (同时也是 CCWAPC 拟合分析程序的数 据预处理软件 ,包括 CJ16B.EXE,CJ16P.EXE,CK16.EXE,CK16P.EXE, PDAK.EXE,RMFD.EXE 等 ).可以依下述步骤对实测曲线进行分析与调整:1, 读取信号 ,正确输入各种主屏参数 ("Esc"+" 调整 "+"Enter"),并调整好波形的正负极性 (n >"tab"+"r")后，键"v",屏幕显示F(t)和ZV(t)曲线，我们可以就此观察这两条曲线的形态 ，如欲观看100ms的曲线全貌，可依指令"Esc"+"Enter"+"["+"f"( 各键功 能详见说明书 )进行 .2, 如F(t)和ZV(t)曲线略有错位，此时可通过"r"或"="/"-" 进行微调对齐 .3, 键"t",将同时显示上行波 Wu(t)和下行波 Wd(t)曲线,但如果本身是单道显示 ,则必须键 "d"+"t" 切换后再键 "t".4, 当实测曲线不合理或无法解释时，首先键"Esc",观察主屏参 数,先检查传感器灵敏度是否系一一对应地正确输入 ,其次检查滤波 档与放大倍数 (如果有的话 ),相关桩土参数尤其弹性波速以及锤击参 数等亦必须正确输入 .5, 检查完各种参数后，键"Enter",认真分析各道速度曲线和力曲线("z")的合理性.一般来说，两道速度曲线应相差无几，相应峰 值 VMX1 和 VMX2 不仅取值合理 , 而且应较为接近 ,但也有可能某一 道岀现严重失真，此时可键"Esc"后，在主屏的速度选择栏摒弃失真 道.两道力曲线总是存在一定差异的 ,相应 PMX1 和 PMX2 自然难得一致 ,相差一个数量级也是非常可能的 ;力信号中 ,峰值过后 ,一方叠加拉力 ,另一方叠加压力也是非常正常的 ,这些都是锤击偏心导致的正常现象 .现场测试时 ,分析四道曲线各自的合理性 ,有利于重新安装传感器,调整锤击系统 ,而室内分析时 ,则有利于信号质量的客观评价和 曲线的合理取舍 .6, 完成上述分析 ,合理选择分析通道 ,检查完各种需输入的桩土 参数以后，键"Enter",显示应力曲线和速度曲线 (“ z"),如果信号显示长度为100ms(分析过程中压缩过一次)，务必先键"Space"+"]" 复原原始实测信号 ,然后键 "v"+"Esc"+"Enter", 显示扩展开的力 曲线和速度曲线 .如曲线存在高频振荡和毛刺 ,可通过 "Tab"+"o"+平滑点数对其实施平滑处理 ,平滑最好于各道同步进行 ,这里的平滑仅对速度曲线和应力曲线 ,因此如果欲在平滑基础上继续下一步分析 千万不能键 "v", 只能键 "f".7, 键"f"+"d"+"t"+"t",同时显示 F(t),ZV(t),Wu(t),Wd(t) 四条曲线 ,继续对其进行深入的分析与处理 .8, 重新分析 F(t),ZV(t) 起始段的一致性 ,FVX,FMX,FHM 的合理性以及曲线整体的合理性 .一般来说 ,如果测试方法正确 ,它们与 Wu(t),Wd(t) 曲线一道均能被合理地予以解释 .9, 波动方程拟合分析要求至少计算至桩底反射岀现后约 25ms处或反射岀现后3L/C处，但屏幕显示常为约 50ms时间段,为此可利用"r","="/"-"前移F(t)和ZV(t),减少前沿无关部分，使显示部分满 足计算要求 .如桩太大 ,利用上述指令难以达到要求时 ,可压缩信号 显示100ms时间段整体曲线，但拟合分析中，波形记录时间越长，单 次计算耗时就越大 ,有时显得毫无必要 .10, 利用"t"和光标移动键，依次定义下行波峰值点，桩底反射点,下行波起跳点，然后键"Enter"完成CASE法运算，键"w"输 入无扩展文件名 (桩号 )存盘 ,将自动转存 CCWAPC 所需的计算数据 定义桩底反射点时 ,必须注意平均波速的具体取值 .利用 "t" 键进行三点定义 ,不仅于 CASE 法重要 ,于拟合分析更为重要 ,因为它是自动拟合过程中收敛判断的根本 ,有些单位拟合效果很差 ,然而拟合质量数很低 ,就是未进行时标定义或定义不当 .上述步骤是最基本的 ,测试正确 ,实测曲线合理时 ,可依此进行 ,但有些时候 ,因种种原因 ,F(t),ZV(t) 曲线未必合理 .为了波动方程拟 合分析法的顺利完成 ,对其进行适当调整就很有必要 ,这里需要强调的是 ,各种调整只能由现场实测人员结合现场测试情况 ,具体施工工 艺记录和工程地质资料进行 ,而且对每一步调整都应能作岀较为合理的解释 .详细步骤如下 (接上述步骤 9之后):①调整速度V(t)和位移D(t)曲线I ,"d",屏幕同时显示能量 E(t)和位移D(t)曲线，以及F(t)和ZV(t) 曲线，分析D(t)和ZV(t)曲线走向，以及F(t)和ZV(t)前沿的正比性； n,如前沿正比性差，可键数下"["/"]",调整ZV(t)前沿，使 F(t)和ZV(t)的前沿在形态上保持一致(柴油锤实测信号一般均需完成 此项作业)，键"d"重新清屏和观察；皿,如D(t)后端一直为负值，没有岀现平坦段趋势 (100ms显示时 更易观察 ),或 DFIN 与实测贯入度严重不符 ,这些虽然都很正常 ,但 仍以进行合理调整为宜 .认真观察 D(t) 和 ZV(t) 走向 ,然后移动光标至某一位置处 ,此时可利用 "" 键在速度峰值与光标之间的区域 内设置一定的加速度偏移量 ，同时调整V(t)和D(t)曲线，键"d"重新清屏和观察 .iv,继续n，皿步，直至满意为止，i ,n ,m调整并不过份， 一般对计算结果的影响也很有限 ,但实测信号不合理时 ,非常必要 .②调整力F(t)曲线高应变试桩 ,速度曲线较为稳定和可靠 ,而由于种种原因 ,力曲线就未必了，为使Wu(t)合理,有时不得不参照 ZV(t)曲线对F(t)曲线进 行适当调整 :I ,"-"/"="及"r"键可使F(t)和ZV(t)在时间方向对齐；n ,"+"及“ f"/"可对F(t)进行塑性校正，使信号尾部没 有偏移量 ;皿,"Page"/"Pgdn"可微调力幅值，确保F(t)与ZV(t)的正比性及Wu(t)的合理性得到满足；v ,如果可以肯定桩上部没有严重缺陷与扩径 ,上部桩周土体也难以形成较大阻力,F(t)和ZV(t)除前沿正比性较好外，峰值点也基本 相等 ,此时可参照 FHM,FVX,FMX 在判断岀何值更可信的基础上 , 利用 "a"(FVX,FMX 平均 ),"v"(FMX 向 FVX 看齐 ),"f"(FVX 向FMX看齐),"c"(低值向高值看齐)对F(t)和ZV(t)进行归一化处理. 经过①，②的必要调整后，再完成步骤10的操作，无论CASE法 还是拟合法均能得以顺利进行 .Nnnsup/ccwapc 主要指令要求常驻内存 615K 以上,可在岩海网页上找设置方式 . 安装:1. 目标盘下:(如:E:)插入软盘；2. 执行 A:incapa 回车 ,两张盘均操作一遍 ;3. ccwapc 和 nnnsup 也可拷入目标盘的 LH 子目录下 (。