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高应变信号CAPWAP拟合流程全解
宣布时间:2021-01-18 浏览次数:51508 来源:尊龙凯时人生就是搏

 

● 简介

高应变力传感器,高应变打桩剖析仪

CAPWAP剖析不应该只是盲目地追求盘算曲线与实测曲线差别较小化。在拟合剖析的历程中 ,剖析人员应该对每一个参数的选择有充分的认识。只有所有的模型参数能够形成一个合理的组合 ,这时最低的拟合质量数才可作为权衡拟合效果的标准。例如 ,在桩运动速度很是低的情况下(攻击速度低 ,阻力相对较高) ,或者土层是高粘性土或淤泥质粘性土 ,使用很是高的阻尼系数是可以解释的。相反 ,如果桩是打入岩层的 ,那么高阻尼就不太说得通了。

自动拟合AC ,基本上遵循的是推荐的拟合流程 ,不过 ,建议先人工拟合到一个相对理想的阶段再使用自动拟合。然后自动拟合可以对其进行独立的检查优化。在CAPWAP2014中 ,是不允许上来就使用AC的 ,要求我们必须通过手动拟合 ,将MQ降低25%之后 ,才可以使用AC。最后 ,因为CAPWAP剖析涉及到土壤的非线性行为 ,以及大宗的未知数 ,所以 ,在开始剖析的时候 ,实验多种差别的参数组合 ,再给出最终结论就很重要了(好比 ,端阻力和侧阻力的差别漫衍 ,或者阻尼系数和弹限的变革)。别的 ,在输出最终拟合结果之前 ,建议适当调解静阻力值(使用RD或AQRD功效) ,以便抵达较好拟合效果(MQ值较低)。

高应变力传感器,高应变打桩剖析仪

 

● CAPWAP中包括的未知数

CAPWAP拟合剖析中 ,需要划分建立桩模型和土模型 ,一般桩模型以传感器以下桩长LE为基础 ,1米一个单位 ,共Np个桩单位(p即pile) ;而土模型则以入土深度LP为基础 ,通常2米一个单位 ,共Ns个土单位(s即soil)。因此在拟合之前 ,应确保原始数据中LE、LP参数正确输入。所以 ,通例剖析包括以下未知数(Ns=桩侧土阻力单位数):

  • 1个极限端阻力值 ,R(Ns+1)
  • 1个桩侧弹限QS+1个桩侧卸载弹限系数CS
  • 1个桩端弹限QT+1个桩端卸载弹限系数CT
  • 1个桩侧阻尼系数SS
  • 1个桩端阻尼系数ST
  • 1个卸载水平系数UN
  • 1个土隙TG
  • 1个桩端阻尼选项OP
  • 1个桩侧阻尼选项SO
  • 1个桩端土塞质量PL

因此 ,正常情况下 ,就有Ns+12个未知数。虽然了 ,如果再使用单个单位差别的弹限 ,差别的阻尼值或乘子 ,1-2个特另外桩端阻力值 ,差别的重复加载水平 ,辐射阻尼 ,桩侧土塞 ,桩侧阻尼类型选项 ,以及剩余应力剖析 ,那么未知数的数量又会大大增加?悸堑皆黾诱庑┎问岷芎榱髌缴显黾悠饰龅牟蝗范ㄐ ,所以建议只有当通例参数都调解了 ,但剖析结果还不睬想的时候再使用这些参数。

 

● 剖析办法

进行拟合剖析的时候 ,应遵循以下办法:

1

选择合适的信号

2

检查数据并进行适当的调解

3

建立桩模型(指非均匀桩 ;如果是均匀桩 ,则软件自动建立模型)

4

信号拟合 ,获得拟合结果

5

输出拟合结果

6

输出结果解释

每一个办法都要求仔细剖析并检查。鉴于庞大的工程情况 ,如锤类型及性能各异 ,桩身尺寸 ,质料 ,施工历程 ,土类型 ,测试的时间及方法都有很大差别 ,因此 ,我们只能或许的总结出一个乐因素析的框架。并且 ,每一次对实际案例的剖析历程 ,都可以为剖析人员提供一次全新的学习经验。以下 ,我们会对一些须要的剖析办法进行讲解 ,您可以从软件的“HELP”菜单中找到更多的细节信息。

 

● 信号的选择

有证据标明 ,信号选择是CAPWAP剖析中重要的一步:如果选择的信号质量有问题(好比偏心严重 ,螺栓松脱 ,标定系数过失 ,电缆问题等) ,或者是难打情况中的低能量信号 ,易打情况中的高能量信号 ,复打中较靠后的信号 ,或者距离打桩结束太靠前的信号等 ,CAPWAP剖析得出的结果可能都不是我们想要获得的结果。

以下 ,我们总结了一些关于信号选择的指导 ,不过 ,我们应该意识到 ,任何指导都不可能面面俱到或者是完美的 ,因而剖析人员自己也要做出一定的判断:

如果平均每锤贯入度低于3mm(锤击数凌驾300锤/米) ,选择能量与力值较高的信号 ,以免泛起低估承载力的情况。

如果平均每锤贯入度高于12mm(锤击数低于83锤/米) ,选择锤击能量较低的信号 ,以免高估承载力 ,如果没有这样的信号可以剖析 ,那么拟合的难度势必会增加。

关于贯入度在3-10mm之间的情况(100-300锤/米) ,选择平均能量的信号 ,这样可以获得一个平均水平的承载力结果。

选择的信号 ,偏心影响应较。觳榈ザ赖牧νǖ溃 ,信号中没有毛刺或电子噪音 ,速度曲线归零 ,最终位移即是实测贯入度 ,力信号归零 ,或只有轻微的负值 ,比例性好(桩是均匀桩 ,且传感器装置位置与土阻力发挥位置之间的距离的影响也比较大)。如果力曲线尾部为正 ,且速度曲线明显归零 ,则标明桩身质料已泛起屈服 ,该信号不可用 ,因为桩身已经不再是线弹性的。

在复打测试中 ,应该选择较早的信号 ;如果早期的信号能量很低 ,且贯入度也很低 ,那么就需要做一些折中的选择了。“第一个高能量锤击”是不错的选择。如果测试是在复打比较靠后的阶段进行的 ,因为土阻力恢复而获得的承载力已经重新损失掉了 ,那么可以通过叠加剖析来获得一个相对合理的结果 ,不过这只有在贯入度很低的情况下才可以。

初打的后期 ,选择靠后的信号。

 

不管什么情况 ,选择数据质量好的信号都是至关重要的 ,如果选择的信号质量欠好 ,可能导致你多花好几个小时的时间去剖析 ,最后照旧不可获得一个很好的拟合结果。纵然拟合的结果还不错 ,这个结果也是不可靠的。数据质量欠好的情况可能有以下几种:

电子滋扰 ,有可能是电缆损坏 ,或者四周有比较强的发射信号 ,或者有高压线 ;

力信号变形 ,可能由于桩头变形过大 ,甚至破坏 ;

力信号变形 ,由于局部变形 ,或者剪力的影响。传感器装置一定要避开钢桩焊接的位置 ,以及混凝土桩接头的位置 ;另外 ,需远离桩身截面尺寸变革的位置 ;

因为传感器装置问题导致的力信号或速度信号变形 ;

加速度信号过载(好比没有设置桩垫 ,水平向加速很高) ;过载的话 ,会导致速度信号在峰值后迅速下降 ;

力或者加速度传感器标定系数输入过失。

 

所以 ,我们可以通过以下标准来对信号质量进行大致的评估:

力与速度信号比例性好 ,除非桩自己就是非均匀桩 ,或者靠近传感器位置有土阻力作用 ;简单来说就是力与速度曲线在第一个峰值以前一般都是重合的 ,如果土阻力发挥较早 ,可能会泛起力曲线高于速度曲线的情况 ;如果泛起速度曲线高于力曲线的情况 ,则需要检查原因 ,如WS输入是否正确 ,桩顶四周是否保存变截面的情况等等。

信号没有高频噪音 ;混凝土桩 ,尤其是预应力混凝土管桩的高应变测试信号一般高频噪音较小 ,虽然 ,这也与是否使用合适的桩垫关系很大 ;而钢管桩因为锤与桩之间一般不设置垫子 ,所以测试的高应变信号一般高频噪音都比较大 ,可以使用软件中FF进行适当滤波。

速度信号尾部归零 ,或者在零线四周震荡 ;

最终位移与实测贯入度吻合(如果有精确丈量 ,数据信号时长足够) ,如果速度曲线尾部不归零 ,那么应该做适当的调解 ,不过 ,如果信号看起来合理 ,且传感器没有问题 ,则不应该做调解。在拟合历程中可能还需要对这些调解进行革新。(注意:如果最终位移与实测贯入度不相等 ,或者实测贯入度是预计值 ,那么不要使用锤击数拟合。

力信号尾部归零(或有少许负值)(说明不保存因为混凝土碎裂导致的质料屈服 ,或者传感器滑动)。

 

● 数据调解

关于所有的测试来说 ,往往都不可能是完美的 ,而CAPWAP剖析又需要相对精确的数据 ,所以 ,就有可能也有须要对实测的力和速度数据进行一定的调解。其他另有一些参数可能需要调解 ,如标定系数 ,滤波或者平滑 ,时间调解 ,幅值调解等。有三个差别的调解是必须要考虑的:

01

标定系数在一定规模内调解时可以的。因为力和加速度传感器的标定系数总体上保存约莫2%的误差 ,混凝土和钢的质料特性 ,也可能导致标定系数泛起一定的误差。所以回放系数RF(Replay Factor)在0.98-1.02之间调解是合理的 ,一般不要凌驾0.95-1.05。

02

关于很长时间段内的加速度进行积分 ,可能会积累爆发所谓的加速度零漂。所以就有须要对加速度零线进行轻微的调解。加速度调解可能是最庞大的调解了 ,它可能会对拟合历程爆发影响 ,从而也会影响到承载力 ,使用也相比照较频繁。不过 ,这个调解很是重要 ,尤其中选择了锤击数拟合的时候。相比于桩顶四周实测的加速度值而言 ,这些调解的幅值是很是小的。

03

另一个调解 ,时间或者相位调解(PDA中称之为VT) ,就相对没那么重要 ,偏修饰性的调解。这个调解的量正常只有一个时间增量的级别(通常1ms以内)。调解的标准是使得上行波在速度曲线的第一个峰值处更平滑。

一般来说 ,我们都建议先差池数据进行调解 ,而只有在拟合历程中明确发明 ,不调解就很难获得好的拟合结果的时候 ,才进行数据调解。PDA软件的默认调解一般都能得出比较合理的结果。

 

● 信号拟合

数据导入 ,进行适当调解 ,建立了正确的桩模型后 ,就可以开始信号拟合了。拟合历程必须从左往右进行 ,从锤击开始到信号结束。在拟合刚开始的时候 ,CAPWAP会以凯斯法为基础给出一个承载力值 ,以上行波的形状为基础给出一个开端的阻力漫衍 ,关于短桩来说 ,可能就是三角形漫衍。同样 ,CAPWAP也会给出波动方程的一些标准参数 ,如阻尼和弹限。

用户需要完成以下事情:

01

关于非均匀桩 ,在PM中输入桩模型 ,前提是桩模型已知 ,关于灌注桩 ,截面积沿着桩长的变革可能是未知的 ,这就需要有经验的剖析人员凭据混凝土浇灌纪录 ,以及土层信息进行判断 ,给出一个合理的模型。

02

通过调解单个土单位的阻力以及总阻力 ,来提升第一个2L/C内的拟合效果。在输入土阻力值的时候 ,Delta值可以起到辅助作用 ,Delta体现的是每个单位位置 ,盘算的值与实测值的差值。

03

关于紧接着2L/C之后的部分 ,调解端阻力和桩端弹限(和/或土隙) ,或者同时调解总阻力和桩端弹限和桩端阻尼参数。

04

调解总阻力 ,桩侧和桩端阻尼来优化2L/C之后的曲线 ,然后回到第2步。

05

2L/C的位置 ,可以实验选择差别的桩端阻尼类型OP来优化 ,OP通常不是0就是2 ,然后回到第3步。

06

关于曲线比较靠后的部分 ,可以通过卸载弹限和卸载参数来进行优化。因为这一步也会对曲线前部有影响 ,所以还需要回到第2步 ,再次剖析。

07

实验差别的总阻力 ,从第2步开始重新剖析。

08

回首一下 ,看是否需要修改桩模型 ,如果需要 ,从第1步开始重新剖析。

 

CAPWAP

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