高应变方法的发展概况
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 。
假定破坏只发生在桩土界面
基本概念和基本关系式
应力波波速与质点速度
dL
F
C2 = E /ρ
dL=C×dt
C-波速 E-弹性模量 ρ-材料密度
应力波波速c是杆的材料性质的函数。其物理意义就是
应力波在杆身中的传播速度。通俗地讲，“应力波波速”
就是压缩区（或拉伸区）沿杆运动速度；而“质点速度”
就是应力波经过时杆上质点的运动速度。
高应变法的波动力学基础
一维波动方程
∂2u/∂t2 = c2∂2u/∂x2 - R/(ρ•A)
式中：u是杆上x处在t时刻的轴向位移， 它是纵向坐标和时间两个变量的函数。上 式中左边的偏微分是杆上质点的加速度， 右边的偏微分是杆上质点的应变。
应力波在杆中的传播规律及基本概念
下行波和上行波 一维波动方程的通解为： u(x,t) = f(x-ct) + g(x+ct) 解由两部分组成，分别代表两个行波，其传
桩身应力
dL
F
在压缩区桩身应力:: σ = F/A A ：为桩身截面积
基本概念和基本关系式
质点速度与应力应变的关系 质点的速度与力的关系 V = Fc/EA 质点的速度与应力的关系 V =σc/E 质点的速度与应变的关系 V =εc
基本概念和基本关系式
桩身力学阻抗Z Z = ∣F/V∣= EA/c =ρcA
高应变方法的发展概况
（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
桩的基本假定 基本概念和基本关系式 高应变动力试桩的波动力学基础 应力波对试桩实测曲线的影响 高应变动力试桩的桩土模型
高应变动力试桩的凯司法(CASE法) 高应变动力试桩法确定桩身完整性(力试桩在原理上就被简化为一维线 性波动力学问题： 假定桩身材料是均匀的和各向同性的 假定桩是线弹性杆件 假定桩是一维杆件 假定纵波的波长比杆的横截面尺寸大得多
高应变检测技术
杨永波
中国科学院武汉岩土力学研究所 武汉中科智创岩土技术有限公司
2008.10
目录
1 前言 2 基本理论 3 现场测试技术 4 波形分析 5 现场测试过程中可能出现的问题 6 理论上存在的问题及误差来源分析 7 高应变测试目前存在的问题 8 曲线拟合法简介
1 前言
什么是高应变法基桩检测： 高应变法试桩是一种用重锤冲击桩顶，
国外试验规范情况： 1983年ISSMFE 把高应变法作为推荐方法 1989年美国ASTM公布了《高应变动力试桩标准试验 方法》 1987年加拿大规定桩承载力可由高应变法确定 1988年英国土木工程师协会编制的《桩工规范》中 规定了桩基可用高应变动测法
我国高应变技术的发展概况
80年代中后其从美国和瑞典引进仪器和相关技术，并进行 消化吸收和研究。 1986年，中国科学院武汉岩土力学研究所开发出第一台 RSM动测仪 1989年家工程质量监督检验中心颁布了《高应变动力试 桩国法暂行规定》 1997年行标JGJ106-97《基桩高应变动力检测规程》实 施 2003年国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106-2003 )颁布执行
国外高应变技术发展概况
发展历史： 1960年smith “打桩分析的波动方程法” 1965年美国的 Goble教授提出CASE法 1974年 Goble提出了计算机曲线拟合CAPWAP 法 80年代 Rausche提出了更接近桩土实际状态的 连续杆件模型capwapc拟合法
国外高应变技术发展概况
Z =ρcA [L/L]=Mc/L 在描述应力波现象时，把实测的速度曲线乘以相应的桩身 阻抗Ｚ，该曲线将保持速度的变化规律而按一定的比例转 换为力的单位，在同一坐标系中可以直接对比该曲线与实 测的力曲线之间的关系，这将大大方便我们的观察与分析。 此外，下行波和上行波的时程曲线也是用Ｚ这一参量经过 换算计算得到的。
质点运动速度
dt ：受到冲击之后的微小时段 dL = c dt
F
质点速度： v = δ //dt
δ…
由于桩身压缩dL，桩身 质点产生的微小位移
桩身应变
= v (EA/c) = Z v 力和速度是成比例的
F
dL = c dt
应变,,ε = δ //dL
δ = v dt
由于桩身压缩dL，桩身 质点产生的微小位移， 从而使质点产生速度V
冲击脉冲在沿桩身向下传播的过程中使 桩—土产生足够的相对位移，以激发桩周 土阻力和桩端支承力的一种动力检测方法。
1 前言
高应变法检测目的： ⑴判定单桩竖向承载力是否满足设计要求。 ⑵检测桩身缺陷及位置，判定桩身完整性类别。 ⑶分析桩侧和桩端阻力。
1 前言
高应变法适用范围： 检测基桩竖向承载力和完整性 检测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递 比，为沉桩工艺参数及桩长选择提供依据。 进行灌注桩承载力检测时，应有现场实测经验和 本地区相近条件可靠验证资料
（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。
高应变方法的发展概况
目前，在我国应用范围最广泛的高应变分 析方法采用CASE法和实测曲线拟合法。
２ 高应变法基本理论
播速度均为c而传播方向相反，在竖向的桩身中 传播时通常称为下行波和上行波。
根据波动理论，一个任意位移波和与它对应 的应力波在杆中的传播仅仅随时间以波速c沿正 反方向移动而其形状保持不变。