分級動荷加載法基樁承載力測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種分級施加動荷載基粧承載力測試和結果分析方法，屬于基粧承載 力單粧豎向承載力測試技術領域，適合于混凝土灌注粧，預應力粧，鋼粧等粧體材質較高的 基粧豎向承載力檢測。
【背景技術】
[0002] 現有技術中，基粧承載力的主要測試方法是靜載法，另外一種測試基粧承載力的 方法是"高應變法"，"高應變法"是一種動力測試方法，高應變動力試粧是用重錘沖擊粧頂， 使粧周土產生塑性變形，實測粧頂力和速度時程曲線。通過波動理論分析，得到粧土體系有 關性狀的試驗方法。
[0003] 目前我國土地資源日益緊張，建筑趨向高層發展趨勢，且很多建筑物由于地質復 雜采用粧基礎，一般都采用高承載力灌注粧、鋼粧或大直街管粧，未來趨向甲級、乙級地基 等級，承載力按規范要求都采用靜載荷試驗法，目前大多靜載試驗都采用堆載法，堆載量多 則仟噸級，一根粧的靜載費用多則十幾萬元人民幣，另外一個弊端是運輸大量的堆載物的 重載汽車運輸對城市道路破壞嚴重；高應變動測雖然快速輕便，但只是一種間接方法，對 檢測人員的綜合素質要求很高，由于我國從事高應變檢測人員的綜合素質參差不齊，導致 不同單位對同一根粧的分析結果差異較大，根據國家檢測中心對一次現場考試的統計資料 統計，素質較高的檢測單位誤差能控制在20%以內，有些檢測單位的高應變測試結果的誤 差較大(最大誤差120%)，因此我國規范也限制了高應變承載力測試的應用范圍，甲級以上 建筑限制使用，但該方法有其方便快速的優點。
[0004] 傳統的靜載荷和高應變承載力檢測存在以下問題： 1.靜載荷試驗一般采用堆載法或堆錨法，檢測成本高、試驗周期長、對場地要求高、試 驗危險性大、重型汽車運輸配重會對城市道路造成損害。
[0005] 2.高應變承載力檢測對試驗及分析人員的綜合素質要求較高，給出的結果是通 過波動理論分析出的間接結果。
【發明內容】
[0006] 本發明正是針對現有技術存在的不足，提供一種分級動荷加載法基粧承載力測試 方法，滿足實際使用要求。
[0007] 為解決上述問題，本發明所采取的技術方案如下： 一種分級動荷加載法基粧承載力測試方法，對基粧的粧頂軸向分級施加動態載荷，并 實時記錄基粧的粧身質點受到沖擊產生的荷載、位移和加速度，然后根據記錄的荷載、位移 和加速度數據進行分析以判定基粧豎向抗承載力。
[0008] 作為上述技術方案的具體優選，所述分級施加動態載荷的方法為等勢能遞增或等 荷載量級遞增。
[0009] 作為上述技術方案的具體優選，實時記錄基粧的粧身質點受到沖擊后的荷載、位 移和加速度的方法為：位移量采用動態位移傳感器進行測量，分級施加的動態荷載采用應 力計或應變傳感器進行測量，粧身質點受到沖擊后的實時加速度采用沖擊加速度傳感器測 量。
[0010] 作為上述技術方案的具體優選，所述實時記錄的荷載、位移和加速度數據包括：分 級動態載荷下的靜動荷載F⑴stn(kN)~時間t (ms)曲線、位移u⑴（mm)~時間t (ms)曲 線、加速度a(i) (kg/m2)~時間t(ms)曲線，以及綜合所述靜動F(i)stn(kN)~時間t(ms)曲 線和所述位移u(i) (mm)~時間t(ms)曲線而獲得的分級動態荷載作用下的靜動荷載F(i) _(kN)~u⑴位移曲線。
[0011] 本發明中所使用到的字母符號含義如下：i一對應分級數;m-粧體質量；h-提升 尚度；u-動位移；F stn-靜動力；t一時間；Q-荷載；S-位移。
[0012] 在分級動荷載作用下，由于荷載分級加載，粧土體系作用時間加長，減少了粧土體 系的動阻力影響。因此，作為上述技術方案的具體優選，所述根據記錄的荷載、位移和加速 度數據進行分析以判定基粧豎向抗承載力的方法為：根據基粧在動荷載下實測的動靜阻 力、動位移、加速度、速度，結合基粧的力學特性，得出基粧在每級動荷載下的粧土體系的平 均阻力系數，然后計算出在分級動荷載作用下扣除動阻力及慣性力后的靜阻力和粧頂沉降 的關系，最后綜合各級荷載作用下的粧頂靜阻力和沉降的關系而得出荷載和沉降關系圖， 根據所獲得的荷載和沉降關系圖中荷載及沉降的變化情況確定基粧的最大承載能力。
[0013] 作為上述技術方案的具體優選，所述等勢能遞增或等荷載量級遞增分級施加動態 載荷的方法為：控制錘擊設備的落距。
[0014] 本發明與現有技術相比較，本發明的實施效果如下： 本發明所述的分級動荷加載法基粧承載力測試方法，本發明所述的分級施加動荷載基 粧承載力測試方法，相對于靜載法基粧承載力測試方法具有試驗周期短，測試效率高的優 點；相對于"高應變法"基粧承載力測試方法，由于分級施加荷載，前幾級荷載較小，粧頂運 動速度較小，動阻力成份較少，隨著荷載的加大，由于前幾級荷載已將粧的側阻力發揮，后 期粧身反力以粧端阻力為主，使得該試驗方法更接近實際的基粧承載力作用效果，測試結 果較高應變法更準確的優點。
[0015] 此外，本發明運用易于現場操作和安裝的傳感器來測量粧在動荷載作用下的靜動 力、位移、加速度數據，即采用動態位移傳感器測量基粧的粧身質點受到沖擊后的位移量， 采用應力計或應變傳感器測量基粧的粧身質點受到沖擊后的荷載，采用沖擊加速度傳感器 測量基粧的粧身質點受到沖擊后的實時加速度，粧頂位移通過加速度傳感器的前置積分器 或動態位移傳感器是實測得到，而非通過加速度的數字積分得到，這樣能夠得到更加準確 的荷載和位移測量結果，從而使試驗獲得數據更加準確。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明所述的分級動荷加載法基粧承載力測試方法結構示意圖； 其中：1為導向軌，2為導向裝置，3為錘擊設備，4為應變傳感器，5為加速度傳感器，6 為基準梁，7為位移傳感器，8為基準粧，9為導向設備基座，10為試粧，11為數據線，12為數 據采集設備。
【具體實施方式】
[0017] 下面將結合具體的實施例來說明本發明的內容。
[0018] 本發明所述的分級施加動荷載基粧承載力測試方法，通過分級加載荷載施加錘的 落距，對基粧的粧頂軸向按照等勢能遞增或等荷載級別遞增的方式分級施加動態載荷。
[0019] 同時實時記錄基粧的粧身質點受到沖擊產生的荷載和位移、加速度，具體地，位 移量采用動態位移傳感器進行測量，分級施加的動態荷載采用應力計或應變傳感器進行 測量；粧身質點受到沖擊后的實時加速度采用沖擊加速度傳感器測量；所述實時記錄的荷 載和位移數據包括分級動態載荷下的靜動阻力F(i) stn (kN)~時間t(ms)曲線和u(i) (mm)~時間t(ms)曲線，綜合所述靜動阻力F(i) stn (kN)~時間t(ms)曲線和所述u(i) (mm)~時間t(ms)曲線，以獲得分級動態荷載作用下的靜動阻力F⑴stn(kN)~u(i)曲線， 所獲得的靜動阻力F(i) stn(kN)~u(i)曲線與靜載試驗的荷載Q~位移S曲線具有明顯的 不同，主要是在動態荷載作用下粧阻力包含動阻力、慣性力等成分采用一定規則算法，扣除 該級荷載下基粧運動慣性力及動阻力，得出分級荷載作用下接近靜載試驗的基粧靜阻力及 對應的位移。
[0020] 上述分級施加動荷載基粧承載力測試方法的特點在于： 一、試驗采用與靜載加載方式類似的分級施加荷載： 基粧承載力最原始的測試方法是靜載法，基粧在分級荷載作用下的加速度幾乎是〇,所 得到的承載力也是最為準確的基粧承載力；另外一種快速承載力的方法"高應變法"是一種 動力加載法，他是用重錘沖擊粧頂，使粧周土產生塑性變形，實測粧頂力和速度時程曲線。 通過波動理論分析，得到粧土體系有關性狀的試驗方法，高應變法一般分2~3擊施加荷 載，荷載級別為能激發粧的全部阻力情況下一次施加完成，施加錘擊力后，基粧的加速度可 能達到幾個g的加速度，粧收到沖擊后的運動速度V也較大，粧測的動阻力成分很大，由于 通過波動理論和曲線擬合分析，對分析人員的綜合素質要求較高，結果的唯一性難易保證， 不同檢測單位的測試結果隨意性較大，存在較大的誤判風險。本發明結合了靜載分級施加 荷載及高應變施加動荷載便捷的優點，將作用在粧頂的動荷載分級施加，這樣分級施加的 優點有以下幾方面的好處荷載從低到高，在低噸位情況下，粧在動荷載作用下運動速 度及粧的運動加速度較小，所得到的粧頂實測的力(靜動力）與中的動阻力成分較小；i將 粧在高應變情況下沖擊荷載下的受力特性由一次施加，分為多級施加，相當于將粧土體系 的提供的反力時間延長，粧土體系的的總的動阻力及慣性力的成分得到降低，靜阻力成分 得到提高U.1)由于荷載分級施加，根據粧的荷載傳遞機理，根據前幾級分析