高应变检测（CASE法）.pptx

高应变基桩动力检测

中国科学院武汉岩土力学研究所

智能仪器室

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电话：027-87199304027高应变基桩承载力检测目录

第一章基本概念及检测原理

第二章检测系统

第三章现场检测技术

第四章实测波形汇编

第一章基本概念及检测原理目录

第一节概述

第二节基本假设

第三节基本理论

第四节CASE法的检测原理

第一章基本概念及检测原理概述

所谓高应变动力试桩法，广义上讲，是指所有能使桩土间产

生永久变形(或较大动位移)的动力检测桩基承载力的方法，

无庸置言，这类方法要求给桩土系统施加较大能量的瞬时荷载，以保证桩土间产生一定的相对位移。自19世纪人们开始采用打

桩公式计算桩基承载力以来，这种方法包括：

(1)打桩公式法，用于预制桩施工时的同步测试，采用刚体碰撞过程中的动量与能量守恒原理，打桩公式法以工程新闻公式和海利打桩公式最为流行。

(2)锤击贯入法，简称锤贯法，曾在我国许多地方得到应用，仿照静载荷试验法获得动态打击力与相应沉降之间的曲线。通过动静对比系数计算静承载力，也有人采用波动方程法和经验公式法计算承载力。

第一章基本概念及检测原理概述

(3)Smith波动方程法，设桩为一维弹性桩，桩土间符合牛顿粘性体和理想弹塑性体模型，将锤、冲击块、锤垫、桩等离散化为一系列单元，编程求解离散系统的差分方程组，得到打桩反应曲线，根据实测贯入度，考虑土的吸着系数，求得桩的极限承载力。

(4)波动方程半经验解析解法，也称CASE法，根据应力波理论，可同时分析桩身完整性和桩土系数承载力

(5)波动方程拟合法，即CAPWAP法，是目前广泛应用的一种较合理的方法。

(6)静动法(Statnamic),其意义在于延长冲击力作用时间(~100ms),使之更接近一静载试验状态。

第一章基本概念及检测原理概述

CASE法和CAPWAP法，是目前最常

用的两种高应变动力试桩方法，也是狭

义的高应变动力试桩法。

第一章基本概念及检测原理基本假定

四个基本假定：

(1)桩是一个时不变的系统，即桩的基本特性在测试所涉及的

时间内可以看作是固定不变的。

(2)桩是一个线性系统，即桩在总体上是弹性的，所有的输入

和输出都可以简单叠加，这个假定并不妨碍我们在桩身的局部

环节上采用某些办法来考虑其非弹性性状。

(3)桩是一个一维的杆件，即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。

第一章基本概念及检测原理基本假定

(4)破坏发生在桩土界面，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

侧和桩端的力来取代而参加计算。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。

在上述假定下，我们的问题在原理上被简化为

一维的线性波动力学问题。

第一章基本概念及检测原理基本理论

应力波的作用规律及其基本描述

当应力波沿着一根弹性杆件传播时，在杆件上可以同时从两

个不同的角度观察到它的作用：一是杆件的每个截面都将产生轴

向运动，产生相应的位移u(x,t),速度v(x,t)和加速a(x,t);二是

每个截面都将受某个轴向力F(x,t)的作用。产生相应的应力

σ(x,t)和应变ε(x,t)

我们把桩身受压(不论是内力、应力还是应变)看作是正的，

而把桩身受拉看作是负的；把向下的运动(不论是位移、速度还

是加速度)看作是正的，而把向上的运动看作是负的。

第一章基本概念及检测原理基本理论

如果我们在桩身某个截面上分别安装应变式传感器和加速度

计，我们将独立地测得桩身该截面的力F(t)和运动速度v(t),在高

应变试验中，由于桩顶不可避免地处于不均匀的应力应变状态中，

同时也由于施加锤击的需要，传感器的安装截面照例要选择在距离

桩顶不少于1-2倍桩径处，为了方便，这个截面以后将简称为“检

测截面”,有时也称之为“截面M”。

应力应变和运动速度是同一个应力波在桩身中传播的表现，两

者之间必然有着某种内在的联系。

未受到应力波

影响的桩段

由于应力波的影响而产生的截面运动

第一章基本概念及检测原理基本理论

应力波，自上向下传播△t时段

影响所及

的桩段长度

△L=C●△t

△t时段内受到

一应力波