分级动荷加载法基桩承载力测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种分级施加动荷载基粧承载力测试和结果分析方法，属于基粧承载 力单粧竖向承载力测试技术领域，适合于混凝土灌注粧，预应力粧，钢粧等粧体材质较高的 基粧竖向承载力检测。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，基粧承载力的主要测试方法是静载法，另外一种测试基粧承载力的 方法是"高应变法"，"高应变法"是一种动力测试方法，高应变动力试粧是用重锤冲击粧顶， 使粧周土产生塑性变形，实测粧顶力和速度时程曲线。通过波动理论分析，得到粧土体系有 关性状的试验方法。
[0003] 目前我国土地资源日益紧张，建筑趋向高层发展趋势，且很多建筑物由于地质复 杂采用粧基础，一般都采用高承载力灌注粧、钢粧或大直街管粧，未来趋向甲级、乙级地基 等级，承载力按规范要求都采用静载荷试验法，目前大多静载试验都采用堆载法，堆载量多 则仟吨级，一根粧的静载费用多则十几万元人民币，另外一个弊端是运输大量的堆载物的 重载汽车运输对城市道路破坏严重；高应变动测虽然快速轻便，但只是一种间接方法，对 检测人员的综合素质要求很高，由于我国从事高应变检测人员的综合素质参差不齐，导致 不同单位对同一根粧的分析结果差异较大，根据国家检测中心对一次现场考试的统计资料 统计，素质较高的检测单位误差能控制在20%以内，有些检测单位的高应变测试结果的误 差较大(最大误差120%)，因此我国规范也限制了高应变承载力测试的应用范围，甲级以上 建筑限制使用，但该方法有其方便快速的优点。
[0004] 传统的静载荷和高应变承载力检测存在以下问题： 1.静载荷试验一般采用堆载法或堆锚法，检测成本高、试验周期长、对场地要求高、试 验危险性大、重型汽车运输配重会对城市道路造成损害。
[0005] 2.高应变承载力检测对试验及分析人员的综合素质要求较高，给出的结果是通 过波动理论分析出的间接结果。
【发明内容】
[0006] 本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种分级动荷加载法基粧承载力测试 方法，满足实际使用要求。
[0007] 为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下： 一种分级动荷加载法基粧承载力测试方法，对基粧的粧顶轴向分级施加动态载荷，并 实时记录基粧的粧身质点受到冲击产生的荷载、位移和加速度，然后根据记录的荷载、位移 和加速度数据进行分析以判定基粧竖向抗承载力。
[0008] 作为上述技术方案的具体优选，所述分级施加动态载荷的方法为等势能递增或等 荷载量级递增。
[0009] 作为上述技术方案的具体优选，实时记录基粧的粧身质点受到冲击后的荷载、位 移和加速度的方法为：位移量采用动态位移传感器进行测量，分级施加的动态荷载采用应 力计或应变传感器进行测量，粧身质点受到冲击后的实时加速度采用冲击加速度传感器测 量。
[0010] 作为上述技术方案的具体优选，所述实时记录的荷载、位移和加速度数据包括：分 级动态载荷下的静动荷载F⑴stn(kN)~时间t (ms)曲线、位移u⑴（mm)~时间t (ms)曲 线、加速度a(i) (kg/m2)~时间t(ms)曲线，以及综合所述静动F(i)stn(kN)~时间t(ms)曲 线和所述位移u(i) (mm)~时间t(ms)曲线而获得的分级动态荷载作用下的静动荷载F(i) _(kN)~u⑴位移曲线。
[0011] 本发明中所使用到的字母符号含义如下：i一对应分级数;m-粧体质量；h-提升 尚度；u-动位移；F stn-静动力；t一时间；Q-荷载；S-位移。
[0012] 在分级动荷载作用下，由于荷载分级加载，粧土体系作用时间加长，减少了粧土体 系的动阻力影响。因此，作为上述技术方案的具体优选，所述根据记录的荷载、位移和加速 度数据进行分析以判定基粧竖向抗承载力的方法为：根据基粧在动荷载下实测的动静阻 力、动位移、加速度、速度，结合基粧的力学特性，得出基粧在每级动荷载下的粧土体系的平 均阻力系数，然后计算出在分级动荷载作用下扣除动阻力及惯性力后的静阻力和粧顶沉降 的关系，最后综合各级荷载作用下的粧顶静阻力和沉降的关系而得出荷载和沉降关系图， 根据所获得的荷载和沉降关系图中荷载及沉降的变化情况确定基粧的最大承载能力。
[0013] 作为上述技术方案的具体优选，所述等势能递增或等荷载量级递增分级施加动态 载荷的方法为：控制锤击设备的落距。
[0014] 本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下： 本发明所述的分级动荷加载法基粧承载力测试方法，本发明所述的分级施加动荷载基 粧承载力测试方法，相对于静载法基粧承载力测试方法具有试验周期短，测试效率高的优 点；相对于"高应变法"基粧承载力测试方法，由于分级施加荷载，前几级荷载较小，粧顶运 动速度较小，动阻力成份较少，随着荷载的加大，由于前几级荷载已将粧的侧阻力发挥，后 期粧身反力以粧端阻力为主，使得该试验方法更接近实际的基粧承载力作用效果，测试结 果较高应变法更准确的优点。
[0015] 此外，本发明运用易于现场操作和安装的传感器来测量粧在动荷载作用下的静动 力、位移、加速度数据，即采用动态位移传感器测量基粧的粧身质点受到冲击后的位移量， 采用应力计或应变传感器测量基粧的粧身质点受到冲击后的荷载，采用冲击加速度传感器 测量基粧的粧身质点受到冲击后的实时加速度，粧顶位移通过加速度传感器的前置积分器 或动态位移传感器是实测得到，而非通过加速度的数字积分得到，这样能够得到更加准确 的荷载和位移测量结果，从而使试验获得数据更加准确。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明所述的分级动荷加载法基粧承载力测试方法结构示意图； 其中：1为导向轨，2为导向装置，3为锤击设备，4为应变传感器，5为加速度传感器，6 为基准梁，7为位移传感器，8为基准粧，9为导向设备基座，10为试粧，11为数据线，12为数 据采集设备。
【具体实施方式】
[0017] 下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
[0018] 本发明所述的分级施加动荷载基粧承载力测试方法，通过分级加载荷载施加锤的 落距，对基粧的粧顶轴向按照等势能递增或等荷载级别递增的方式分级施加动态载荷。
[0019] 同时实时记录基粧的粧身质点受到冲击产生的荷载和位移、加速度，具体地，位 移量采用动态位移传感器进行测量，分级施加的动态荷载采用应力计或应变传感器进行 测量；粧身质点受到冲击后的实时加速度采用冲击加速度传感器测量；所述实时记录的荷 载和位移数据包括分级动态载荷下的静动阻力F(i) stn (kN)~时间t(ms)曲线和u(i) (mm)~时间t(ms)曲线，综合所述静动阻力F(i) stn (kN)~时间t(ms)曲线和所述u(i) (mm)~时间t(ms)曲线，以获得分级动态荷载作用下的静动阻力F⑴stn(kN)~u(i)曲线， 所获得的静动阻力F(i) stn(kN)~u(i)曲线与静载试验的荷载Q~位移S曲线具有明显的 不同，主要是在动态荷载作用下粧阻力包含动阻力、惯性力等成分采用一定规则算法，扣除 该级荷载下基粧运动惯性力及动阻力，得出分级荷载作用下接近静载试验的基粧静阻力及 对应的位移。
[0020] 上述分级施加动荷载基粧承载力测试方法的特点在于： 一、试验采用与静载加载方式类似的分级施加荷载： 基粧承载力最原始的测试方法是静载法，基粧在分级荷载作用下的加速度几乎是〇,所 得到的承载力也是最为准确的基粧承载力；另外一种快速承载力的方法"高应变法"是一种 动力加载法，他是用重锤冲击粧顶，使粧周土产生塑性变形，实测粧顶力和速度时程曲线。 通过波动理论分析，得到粧土体系有关性状的试验方法，高应变法一般分2~3击施加荷 载，荷载级别为能激发粧的全部阻力情况下一次施加完成，施加锤击力后，基粧的加速度可 能达到几个g的加速度，粧收到冲击后的运动速度V也较大，粧测的动阻力成分很大，由于 通过波动理论和曲线拟合分析，对分析人员的综合素质要求较高，结果的唯一性难易保证， 不同检测单位的测试结果随意性较大，存在较大的误判风险。本发明结合了静载分级施加 荷载及高应变施加动荷载便捷的优点，将作用在粧顶的动荷载分级施加，这样分级施加的 优点有以下几方面的好处荷载从低到高，在低吨位情况下，粧在动荷载作用下运动速 度及粧的运动加速度较小，所得到的粧顶实测的力(静动力）与中的动阻力成分较小；i将 粧在高应变情况下冲击荷载下的受力特性由一次施加，分为多级施加，相当于将粧土体系 的提供的反力时间延长，粧土体系的的总的动阻力及惯性力的成分得到降低，静阻力成分 得到提高U.1)由于荷载分级施加，根据粧的荷载传递机理，根据前几级分析