如何做应力应变曲线图_应力应变曲线图解释

随着我国经济建设的发展，大量的高层建筑、工业厂房采用了桩基础，不论是预制桩还是灌注桩，由于地质条件的复杂性和施工技术等原因，使桩身质量不易保证，因而对桩基检测技术提出了更高的要求。传统的检测桩的承载力一般采用静载试验，这种方法不但时间长，成本高，而且对工程中的一些质量问题难以判定。高应变法具有快速，简便、成本低等优点，已经在国内外得到了广泛的认可，成为桩基工程验收时确定单桩承载力和桩身质量的一种重要手段。

RSM-PDT(B) 基桩高应变检测仪

高应变测试是一个复杂的理论与实践体系，它涉及诸多的学科，这就要求在实际工程中应认真操作，确保各项数据的准，否则会产生不可预想的后果。与低应变测试不同，高应变测试要求测出两个绝对数量，即力F与速度V，这两个量的准确与否会影响桩承载力的可靠性。在高应变检测过程以下问题需特别注意：

1、应用的局限性

从CASE法本身的理论推导过程，不难看出，由于假设条件比较苛刻，首先，假设桩体本身均匀，这对于预制桩来讲，一般较容易满足，但对于灌注桩，大部分情况比较难以满足这一前提；再者，假设桩土相对运动所产生的动阻力完全集中于桩尖之上，而实际情况是当桩被打动时，随着桩土的相对位移，桩侧也必然产生动阻力，只是相对较小而己；最后，假设静阻力模型为刚-塑性体，即桩一旦被打动，则静阻力马上达到极限值，这一假设也与实际有些不符，所以，CASE法测桩，必须在桩被打动的前提下，充分发挥土的全部静阻力，从波形上正确判断桩尖的反射位置和选用恰当的阻尼系数Jc值，才可比较准确地确定单桩极限承载力，而Jc值的选取，不但与桩尖土的类别有关，而且与桩的阻抗有关，这也就决定了CASE法主要应用于预制桩的测试，一定条件应能够得到实际控制，而且经验系数的选用应保证其最终误差在允许范围之内。

2、测试现场的准备工作

（1）对工程需了解桩型、桩外形与几何尺寸、混凝土强度等级、施工方法、地质情况、承载方式、工程的重要性、建筑物等级等，根据这些明确检测要求。

（2）混凝土灌注桩必须先将桩头的浮浆层凿去，露出密实层，无松动现象，桩头顶面应水平、平整，桩头中轴线与桩身中轴线应重合，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。

（3）应对桩顶1倍桩径范围内做加固处理，严格执行高应变规程。

3、传感器的灵敏度

一条高质量的测试曲线，其准确性主要是由传感器来决定的，如果传感器的灵敏度不够或标定不准确，则会给测试结果带来恶劣影响，高应变测试所用的应变计和加速度计，应定期标定。

4、传感器的安装

（1）传感器必须分别对称安装，在离桩顶不宜小于2倍的桩径或边长的桩身两侧面，可以对测的信号进行平均，以消除锤击偏离中心的影响，决不能一侧安装传感器。

（2）传感器的安装必须有专人负责，牢固安装，不能用暂雇的临时工安装。尤其应变器的位置要有良好的平面，要紧贴桩壁，用膨胀螺丝紧固于桩身完好的密实混凝土上，不能弯曲、松动或接触不良，如果应变未上紧，波形产生自振，波形信号不归零，造成信号不真实。所以要保证传感器和桩身一起变形。

（3）应变传感器与加速传感器的中心应位于同一水平线上，要保证同侧的应变传感器和加速度传感器间的水平距离不应大于100mm。传感器的中心轴应与桩中心轴保持平行，各传感器的安装面必须平整垂直，将其磨平，防止传感器倾斜安装，造成采集数据的不真实。

5、锤击力的选择

高应变（CASE）法测试是通过对桩施加一力，激发出桩的全部静摩阻力，从而确定桩的承载力，所以，锤击力的大小及其脉冲宽度是高应变测试的关键所在，锤击力如果太小，则不能达到CASE法所要求的将桩打动这一条件，所测得的承载力会偏低，如果打击力过大，桩土的相对位移将大大超过摩阻力充分发挥所需的位移，则得到的静阻力实际上是由阻尼引起的，结果会偏大，一般情况下，根据实践经验，锤重的选择应不低于规程所要求的，而且落距应大致根据约40%落锤全部能量传递给桩这一比例粗略估算，保证其最大打击力达到最佳，当然，对不同的场地类别，不同的桩型，对力的准确控制还需要大量的实践。

再者，就是激振力的脉冲宽度，理论上讲，它应是一个窄的脉冲力，越窄越好，即可提高分辨率，又可减少静阻力对动阻力的延迟，提高分析精度。所以，在测试时必须保证锤为自由落体或用柴油锤。

6、锤重和落高

高应变动力试桩，为了使桩土间产生一定的相对位移，这就需要作用在桩上要有较大能量，所以要用重锤锤击桩顶，锤型最好采用整体锤型，通过检测验证整体锤型优于组合锤型。应按规程规定的锤重一般为单桩极限承载力的1%。落高大小是影响峰值桩顶速度的重要因素，一般落高在0.8m-2.0m间，不能超过2.5m，重锤低击是保障高应变法检测承载力准性的基本原则。

“重锤低击”的好处：

（1）重锤低击可避免“轻锤高击”产生的应力集中，而应力集中容易使桩身材料产生塑性甚至破坏；

（2）重锤低击荷载脉冲作用时间长，且荷载变化缓慢，可以使桩产生较大的沉降位移；

（3）重锤低击，桩体产生的速度较小，速度变化率也较小，因此动阻力的影响较小，可减少动阻尼参数误差对拟合分析影响，提高拟合分析精度；

（4）重锤低击作用可类似静荷载中快速加载及静动法试验。

7、混凝土强度对检测数据的影响

要想测得真实的结果，采集到可靠的数据使力和速度曲线理想，应严格按规程规定的对于混凝土灌注桩达到设计强度等级，方可进行高应变检测。如果混凝土强度没有达到设计强度检测，出具的结果只作参考值。通过多年的检测，大量的试验证证明，在高应变检测中，对预制桩型很适合，检测的承载力数据与静载对比误差很小。而混凝土灌注桩检测的承载力与静载对比误差很大。这只能说明高应变检测混凝土灌注桩时，应满意规定的条件，因它受到很多条件的限制，基中就是没有达到设计强度等级是不可检测的，即使检测的话，承载力值会偏低。

8、数据采集及其处理

数据的采集与处理是高应变测试的最终环节，由于高应变测试是外业工作，对信号的准确控制和判别也需现场进行，以便能及时调整，消除不利因素。在数据的采集方面应注意两点：一是信号的放大倍数，由于高应变是大能量激振，故而对应变计与速度计的放大倍数不宜太高，以免产生削波；另一点是采集间隔符合高应变的测试特点。它要求采集桩开始振动直到几乎不动的全段振动波形，这就要求记录时间足够长，采样间隔也相对较大，但过大的采样间隔会导致承载力偏低或缺陷位置误判，为了较好的地解决这一矛盾，应根据现场的成桩条件，合理地选择参数，这也要求检测人员在实践中不断摸索总结经验。

高质量的现场实测信号一般是有以下特征：

(1) 两组力和速度时程曲线基本一致。

(2) F、ZV 曲线一般情况下在峰值处重合。（桩身浅部存在缺陷或浅部土层阻力较大时除外）

(3) F～t 曲线、ZV～t 曲线最终归零。D～t 曲线对时间轴收敛。

(4) 有足够的采样长度，拟合法需求拟合时间长度为 max{4～5L/c，2L/c+20ms}。

(5) 波形无明显高频干扰，对摩擦桩有明显的桩底反射。

(6) 贯入度宜为 2～6mm。 贯入度太小，土阻力发挥不充分。贯入度太大，桩的运动呈明显的刚体运动。波动特征不明显，波动理论与桩的真实运动状态相差较大，不适用。

对信号的处理主要是现场对信号的判读和室内的处理，而前者是关键，如果现场不能采集到理想的曲线，也就谈不到室内处理了，采集信号的现场判别，不但需要扎实的理论基础，也需要大量的实践，对一条采集到的信号不但知其然，还要知其所以然，这样才能更好的完成测试。

以上是在高应变工程的检测中经常遇到的几个主要问题，桩基工程是隐蔽工程，对其桩身完整性和承载力情况的判断分析应综合各方面的因素，为桩基设计和施工验收提供合理的依据。对于一个检测项目，牵涉到的各单位其要求是不同的，建设方要进度，施工方要质量，监理方要过程，设计方要结果，而检测方具有医生与法官的双重职责，无论各方如何要求我们检测方，都应按规程规范去做，这样才能得出最为准确的结论。