高应变讲解
第2章高应变
桩头处理
剔除桩顶浮浆 桩顶设置桩垫 桩顶设置钢板围箍
仪器连接
24FD电源连接
24FD与电脑连接
24FD与高应变电缆的连接
24FD传感器连接
24FDN高应变电缆连接
24FDN传感器连接
传感器安装
距桩顶1.5-2.0倍桩径
应变计与加速度计中心在同一水平线上
紧贴桩身表面
应变计不能有变形
程序设置
第 2 章 高应变基桩检测
第 1 节
一、高应变法概念
检测原理及分析方法
用重锤冲击桩顶，使桩 一土产生足够位移，充分激 发桩周土阻力和桩端支承力 ，桩身两侧的力和加速度传 感器接收相应波信号，应用 应力波理论分析处理力和速 度时程曲线来判定桩的承载 力和评价桩身质量完整性。
二、基本理论
设桩为一维线弹性杆，测点下桩长为L，桩身横截有效面
F (t1 ) R x F (t x ) F (t1 ) F (t x )
其中：
F (t1 ) [ F (t1 ) Z · (t1 )] / 2 V F (t x ) [ F (t x ) Z · (t x )] / 2 V
Rx：缺陷点X以上的桩周土阻力
四、高应变法分析方法
应变1
应变2
F1=E.A.应变1
F2=E.A.应变2
(F1+F2)/2
平均力
a1ห้องสมุดไป่ตู้
a2
积分得V1
积分得V2
(V1+V2)/2
平均速度V
平均力F
平均速度V
与波阻抗Z乘积
F
ZV
与时间的函数
F-ZV波形
分析方法 1）采用Case法
高应变讲解
高应变讲解公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]高应变----武汉岩海（曾）一．准备工作1.基桩开挖：不小于2倍桩径2.选择重锤：应为极限承载力的1~%3.桩顶要剔除浮浆以及露头钢筋，保证平整4.冲击钻钻头8mm，膨胀螺丝6mm，固定螺丝的小扳手1把，老虎钳1把，小铁锤1把5.打磨机：切割片为精钢片，不能用砂轮6.传感器的安装：应力环线向下，加速度计线向上7.桩头垫子：3CM左右厚的三合板或者木板8.吊车：可以使用重锤9.应变传感器两个孔距离为6-7CM二.理论知识1.高应变：200~1000个应变低应变：小于10个应变2.通过重锤冲击桩头，产生沿着桩身向下传播的应力波和一定的桩土位移，利用对称安装于桩顶两侧的加速度计和应变计，记录冲击波作用下的加速度和应变，并且通过长线电缆传输给基桩动测仪3.桩垫要求：2~3CM厚的板子，可以垫细沙，管桩用麻袋2-3层4.锤子重量：设计承载力*2=极限承载力再*1~%5.锤击时采用重锤低击（1~2.5m）6.积分：加速度--速度--位移7.贯入度：反弹后的位移，最好在2~6mm8.传感器安装点：大直径基桩--1倍，小直径基桩--2倍，大直径桩--直径大于600mm，桩长大于30m9.一定要保证4个传感器安装贴平！！！10.测点桩长：传感器（加速度计）安装点到桩底的长度测点面积：桩的截面积（管桩为内外直径的差）11.一般先做完低应变，测完整性，比较好的基桩才做高应变12.桩密度：灌注桩--2450，管桩--2550系数JC值粗砂，砂土~，粉质砂土~，粉土~，粉质黏土~，黏土~，固定端为0，自由端为114.应用：检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性15.桩头混凝土强度等级最好比桩身提高1~2级，而且不低于C30法的条件：只限于中小直径基桩，桩身材质和截面基本均匀加速度计采用电荷信号模式，PDA是采用电压，电荷在导线中传播损耗快18.采用间隔50~200微秒（一般100），短桩用50（10m左右）19.监视：（正负200微应变以内）20.加速度计--电荷--电压--A/D转换--数字信号，应力--电压--A/D 转换--数字信号、适配器的作用：将电荷信号转换成电压信号22.弹性波速：为测点横截面处的波速，高于平均波速。
高应变讲解
高应变一．准备工作1.基桩开挖：不小于2倍桩径2.选择重锤：应为极限承载力的1~1.5%3.桩顶要剔除浮浆以及露头钢筋，保证平整4.冲击钻钻头8mm，膨胀螺丝6mm，固定螺丝的小扳手1把，老虎钳1把，小铁锤1把5.打磨机：切割片为精钢片，不能用砂轮6.传感器的安装：应力环线向下，加速度计线向上7.桩头垫子：3CM左右厚的三合板或者木板8.吊车：可以使用重锤9.应变传感器两个孔距离为6-7CM二.理论知识1.高应变：200~1000个应变低应变：小于10个应变2.通过重锤冲击桩头，产生沿着桩身向下传播的应力波和一定的桩土位移，利用对称安装于桩顶两侧的加速度计和应变计，记录冲击波作用下的加速度和应变，并且通过长线电缆传输给基桩动测仪3.桩垫要求：2~3CM厚的板子，可以垫细沙，管桩用麻袋2-3层4.锤子重量：设计承载力*2=极限承载力再*1~1.5%5.锤击时采用重锤低击（1~2.5m）6.积分：加速度--速度--位移7.贯入度：反弹后的位移，最好在2~6mm8.传感器安装点：大直径基桩--1倍，小直径基桩--2倍，大直径桩--直径大于600mm，桩长大于30m9.一定要保证4个传感器安装贴平！！！10.测点桩长：传感器（加速度计）安装点到桩底的长度测点面积：桩的截面积（管桩为内外直径的差）11.一般先做完低应变，测完整性，比较好的基桩才做高应变12.桩密度：灌注桩--2450，管桩--255013.case系数JC值粗砂--0.05，砂土--0.1~0.15，粉质砂土0.15~0.25，粉土0.25~0.4，粉质黏土0.4~0.7，黏土0.7~1.0，固定端为0，自由端为1 14.应用：检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性15.桩头混凝土强度等级最好比桩身提高1~2级，而且不低于C3016.case法的条件：只限于中小直径基桩，桩身材质和截面基本均匀17.RS加速度计采用电荷信号模式，PDA 是采用电压，电荷在导线中传播损耗快18.采用间隔50~200微秒（一般100），短桩用50（10m左右）19.监视：（正负200微应变以内）20.加速度计--电荷--电压--A/D转换--数字信号，应力--电压--A/D转换--数字信号、21.RS适配器的作用：将电荷信号转换成电压信号22.弹性波速：为测点横截面处的波速，高于平均波速。
高应变法检测
⑴传感器应分别对称安装在距桩顶不小于2D的桩侧表面处(D 为受检桩的直径或边宽)，条件允许时，应尽量往下安装；对于 大直径桩,传感器与桩顶之间的距离可适当减小,但不得小于1D。 安装处的材质和截面尺寸应与原桩身相同，传感器不得安装在 截面突变处附近。
17 2024/3/28
⑵应变传感器与加速度传感器的中心应位于同一水平线上； 同 侧 的 应 变 传 感 器 与 加 速 度 传 感 器 的 水 平 距 离 不 宜 大 于 80mm （60～80mm）。传感器的中心轴应与桩中心轴保持平行。
2、桩的基本假定
在以下假定的条件下，将桩在冲击荷载作用下的运动简化为一 维的线性波动力学问题。
⑴假定桩身材料是均匀的和各向同性的，并且服从虎克定律。 ⑵假定桩是线弹性杆件。 振动位移相当微小，对动力激发的反应总是线弹性的，所有的 输入和输出都可以进行简单的叠加。 ⑶假定桩是一维杆件。 桩身每个截面上的应力应变都是均匀的，可以用它的平均应力 应变来加以描述而不必研究其在桩身截面上的分布。 ⑷假定纵波的波长比杆的横截面尺寸大得多，横向位移对纵向 运动的效应可以忽略不计。 ⑸假定破坏只发生在桩土界面 可以只把桩身取作隔离体来进行波动计算，桩周土的影响都以 作用于桩侧和桩端的力来参与计算。如果破坏发生在桩周土的土 体内部，则把部分土体看作是桩身上的附加质量。
且桩头截面尺寸应与桩身截面尺寸相同； ③桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下，各主筋应 在同一高度上。 ④距桩顶1倍桩径范围内，宜用厚度为35mm的钢板围裹或距 桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于100mm。桩顶应 设置钢筋网片2～3层，间距60～100mm。 ⑤桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1～2级。 ⑷向建设方或监理方申报人工地基检测现场告知书。
高应变低应变(讲课)课件
未来，高应变与低应变检测技术将进一步与其他学科交叉融合，如物理学、化学、生物学 等。这种跨学科的融合将为检测技术的发展带来更多新的思路和方法。
绿色环保
随着环保意识的不断提高，高应变与低应变检测技术将更加注重绿色环保。例如，通过采 用低能耗的传感器和信号处理技术，降低检测过程中的能耗和排放，实现绿色环保的检测 方式。
高应变检测技术在工程中的应用案例
桥梁检测
高应变检测技术用于检 测桥梁结构的完整性， 评估桥梁的承载能力和
安全性。
建筑结构检测
高应变检测技术用于检 测高层建筑、大跨度结 构等大型建筑结构的稳
定性。
隧道工程检测
高应变检测技术用于隧 道工程的施工监控和安
全性评估。
桩基检测
高应变检测技术用于检 测桩基的承载能力和完 整性，确保桩基的安全
高应变与低应变检测技术的比较
适用范围
高应变检测技术适用于大型结构物、桩基和地下连续墙等 深基础工程的检测，而低应变检测技术适用于小型结构物 、浅基础和地面土体的检测。
测试精度
高应变检测技术能够获得更准确的土体动态响应和波速等 参数，测试精度较高，而低应变检测技术测试精度相对较 低。
测试成本
高应变检测技术需要使用重锤或爆炸等大型设备，测试成 本较高，而低应变检测技术使用小型设备和低成本材料， 测试成本较低。
优点
低应变检测技术具有无损、快速、简 便、经济等优点，可在不破坏桩身结 构的情况下对大量桩基进行检测，且 检测结果较为准确可靠。
缺点
低应变检测技术对桩身阻抗变化较为 敏感，对于一些阻抗变化较小的缺陷 可能无法准确判断；同时，该技术对 桩顶条件要求较高，需要平整、干净 且与传感器耦合良好。
《高应变法检测》课件
对桩身材料的要求
高应变法检测对于桩身材料的强 度和刚度有一定的要求，如果桩 身材料质量较差，可能会影响检 测结果的准确性。
对锤击力的控制
高应变法检测需要控制锤击力的 大小和方向，如果锤击力控制不 当，可能会影响检测结果的准确 性。
05
高应变法检测的发展趋势与 展望
技术发展趋势
智能化发展
高应变法检测技术将进一步集成 人工智能、大数据和物联网等先 进技术，实现检测过程的自动化
案例特点
在某大型水库大坝的稳定性监测中，高应变法实 时监测了大坝的位移和沉降变化，及时发现并预 警潜在的安全隐患，确保了大坝的正常运行和下 游安全。
04
高应变法检测的优缺点
优点
快速准确
适用范围广
高应变法检测具有快速、准确的优点，能 够迅速判断桩基的承载力和完整性，为工 程提供可靠的数据支持。
高应变法检测不仅可以用于桩基检测，还 可以用于桥梁、房屋等建筑物的检测，适 用范围广泛。
高应变法具有较高的测试精度和可靠性，因此在土木工程、地质工程等领域得到了 广泛应用。
02
高应变法检测设备与操作
检测设备的组成
01
02
03
传感器
用于采集地震波信号，通常由 加速度计和力传感器组成。
数据采集器
用于接收传感器信号，进行数 据转换和记录。
计算机
用于处理和分析采集到的数据 ，生成检测报告。
设计和加固提供了重要依据。
案例特点
适用于高层建筑、超高层建筑的结构安全评估和抗震 性能检测。
案例三：大坝检测
总结词
稳定性好、实时性强
适用场景
适用于各种类型的大坝，尤其是大型水库大坝的 结构安全监测。
高应变讲义
一、打桩及打桩应力二、桩基检测——高应变检测1．如何通过高应变对低应变结果进行验证当低应变检测被判为III 、IV 类桩，或低应变检测难以对桩的完整性分类时，可采用高应变抽样检测验证，特别是对那些有接头的预制桩、有严重扩径的钻孔灌注桩或者缺陷埋深较深的桩，用高应变检测桩身完整性的结果可靠性高。
桩身完整性系数β值的物理意义如下：12Z Z =β即桩被测截面阻抗与完整截面的阻抗比。
当桩为一根没有任何阻力的自由杆时，上式成立。
但有二种情况值得注意：(1)高应变检测时推算β值的公式为：()()()()[]()()()()[]x x x x x x t V t V Z R t F t F t V t V Z R t F t F +⋅+---⋅+-+=111122β 桩侧土阻力及被测截面前面的缺陷均会对()x t F 和()x t V 产生影响，测出的β值有一定误差。
(2)当缺陷处有其他介质（如土）存在，因这些介质也能传递部分能量，此时Z为两种介质的声阻抗之和，β值会大于两截面的面积比，因此当桩在土中2完全断开后，β值一般也不等于零。
鉴于上述情况，测出的β值只能作为参考，还要结合其他情况综合判别。
规范中β值判定如下：(3)混凝土预制桩的接桩部位、钢桩的高频振荡波等均会出现β值小于1.0，因此在判断桩身完整性时要根据桩身结构、入土深度及经验积累综合评价。
图8图9图10图112.进行试打桩和沉桩分析高应变的另一个重要功能是用于工程正式开工前的试打桩和施工工程中进行打桩监控，使桩基础的设计和施工更加合理。
(1)试打桩的两个作用：一是检验设计的桩型及桩长是否合理，二是为施工选择合理的沉桩设备和沉桩工艺。
(2)打桩监控：（a）对工程桩抽样进行高应变检测，特别是对地质条件复杂、持力层起伏大的地区，可以协助设计和施工确定停锤标准。
（b）监控打桩应力，以便施工部门及时调整落锤高度和调整桩垫层，控制桩身应力。
（c）桩身锤击应力控制范围：——混凝土桩的锤击压应力不超过桩身混凝土轴向抗压强度设计值；——混凝土桩的锤击拉应力不超过桩身混凝土轴向抗拉强度标准值的1.3～1.4倍。
高应变讲稿-徐国华
高应变测试基本理论及方法一、高应变测试的基本概念用重锤（1%~1.5%）锤击试桩桩顶，使试桩与桩周土发生塑性变形，量测桩顶附近力、速度的时域曲线，通过CASE法或曲线拟合计算法计算试桩的竖向抗压承载力、桩身完整性、最大锤击压应力、最大锤击拉应力、锤击能量传递比等。
二、应力波在桩身中的传递2.1桩身中的应力波为上行波和下行波的叠加，任意一点在某一时刻的力、速度可由下式表示：F=F↑+F↓，V=V↑+V↓F↑=-ZV↑，F↓=ZV↓F以压应力为正，拉应力为负，在下行波中，质点运动速度方向与受力方向一致。
在上行波中，质点运动速度方向与受力方向相反。
根据桩身中实测的力、速度，根据下式反算上行波、下行波的力速度：F↑=（F-ZV）/ 2F↓=（F+ZV）/ 2Z为桩身阻抗由下式计算：Z=EA/C=ρC2A/C=ρAC=(γ/g)AC式中：Z----桩身材料波阻抗，kN⋅s/m。
E----桩身材料弹性摸量，kPa。
C----波速，m/s。
A----桩身截面面积，m2。
ρ----桩身材料质量密度，kg/m3。
γ----桩身材料重度，kN/m3。
g----重力加速度，m/s2。
不同桩型典型桩身材料重度下表所示。
典型桩身材料重度计算阻抗注意的几个问题：(1)单位：(2)面积空心管桩或钢管桩计算小圆面积时扣掉了一边的壁厚。
2.2应力波在自由端、固定端的反射(1). 杆件底部为自由端F↓F,v F↑界面边界条件为：F=F↓ +F↑=0因而：F↑ = -F↓亦即：-Zv↑= -（Zv↓） v↑ =v↓因此：v=v↓ +v↑=2v↓结论：应力波到达自由端后，将产生一个性质相反、幅值相等的反射波。
即压力波产生拉力反射波；拉力波产生压拉力反射波。
在杆端处，由于波的叠加，使杆端处质点运动速度增加一倍。
(2). 杆件底部为固定端F↓F,v F↑界面边界条件：v=v↓ +v↑ =0因而：v↑ = -v↓亦即：- F↑ /Z = -（F↓ /Z） F↑ =F↓因此：F=F↓ +F↑ =2F↓结论：应力波到达固定端后，将产生一个性质相同、幅值相等的反射波。
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高应变
----武汉岩海（曾）
一．准备工作
1.基桩开挖：不小于2倍桩径
2.选择重锤：应为极限承载力的1~1.5%
3.桩顶要剔除浮浆以及露头钢筋，保证平整
4.冲击钻钻头8mm，膨胀螺丝6mm，固定螺丝的小扳手1把，老虎钳1把，小铁锤1把
5.打磨机：切割片为精钢片，不能用砂轮
6.传感器的安装：应力环线向下，加速度计线向上
7.桩头垫子：3CM左右厚的三合板或者木板
8.吊车：可以使用重锤
9.应变传感器两个孔距离为6-7CM
二.理论知识
1.高应变：200~1000个应变
低应变：小于10个应变
2.通过重锤冲击桩头，产生沿着桩身向下传播的应力波和一定的桩土位移，利用对称安装于桩顶两侧的加速度计和应变计，记录冲击波作用下的加速度和应变，并且通过长线电缆传输给基桩动测仪
3.桩垫要求：2~3CM厚的板子，可以垫细沙，管桩用麻袋2-3层
4.锤子重量：设计承载力*2=极限承载力
再*1~1.5%
5.锤击时采用重锤低击（1~2.5m）
6.积分：加速度--速度--位移
7.贯入度：反弹后的位移，最好在2~6mm
8.传感器安装点：大直径基桩--1倍，小直径基桩--2倍，大直径桩--直径大于600mm，桩长大于30m
9.一定要保证4个传感器安装贴平！！！
10.测点桩长：传感器（加速度计）安装点到桩底的长度
测点面积：桩的截面积（管桩为内外直径的差）
11.一般先做完低应变，测完整性，比较好的基桩才做高应变
12.桩密度：灌注桩--2450，管桩--2550
13.case系数JC值
粗砂--0.05，砂土--0.1~0.15，粉质砂土0.15~0.25，粉土0.25~0.4，粉质黏土0.4~0.7，黏土0.7~1.0，固定端为0，自由端为1 14.应用：检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性
15.桩头混凝土强度等级最好比桩身提高1~2级，而且不低于C30
16.case法的条件：只限于中小直径基桩，桩身材质和截面基本均匀
17.RS加速度计采用电荷信号模式，PDA 是采用电压，电荷在导线中传播损耗快18.采用间隔50~200微秒（一般100），短桩用50（10m左右）
19.监视：（正负200微应变以内）
20.加速度计--电荷--电压--A/D转换--数字信号，应力--电压--A/D转换--数字信号、21.RS适配器的作用：将电荷信号转换成电压信号
22.弹性波速：为测点横截面处的波速，高于平均波速。
23.测点波速：超声波大于小应变大于高应变，可以利用低应变测试的波速作为弹性波速
24.case法主要定3点：行波起跳点，行波峰值点，桩底反射点
25.初步估计基桩的承载力：侧摩阻力+端承力，侧摩阻力是π*d*L*摩阻（L为不同土层的深度--L1+L2+L3...）
三．仪器操作
1.主要对于仪器的设置，采用，保存
四.软件分析
1.case法的处理
2.拟合法的处理
五．一些图片的展示
Case法分析步骤
1.打开所需要分析的文件。
格式scr或者sss。
2.点击查看（测试参数），核对是否正确。
3.点击原始波形（平滑和反向）
4.点击力行波曲线（蓝色线和红色线前部和峰值对齐），F “+ —”号是左右平移，然后就是尾部对齐，速度是尾部归零，力是清零（配合光标）
5.定3点（起跳，峰值，反射-根据平均波速）
6.存盘，预览，打印。