高应变法动测灌注桩单桩承载力可靠性分析

高应变法动测灌注桩单桩承载力可靠性分析

【摘 要】近些年来，如何将高应变动力试桩技术运用到灌注桩这方面已经引起了相当多学者的关注，伴随着该种方法的不断推广和使用，高应变法在动测灌注桩单桩承载力的承载力方面已经取得了不错的成绩。但是由于灌注桩整体承载力在很大程度上要受到施工方法以及灌注的质量影响，并且，该项技术也不是十分的成熟，还有一些问题需要去解决。那么，该种方法在测量承载力方面具有多少的可靠性呢？这就是本文研究和分析的问题。

【关键词】高应变法；灌注桩；承载力；可靠性分析

为了对可靠性进行全方位的分析，本文先对一些基本的理论知识进行了了解和分析，包括了频谱分析、波动方程以及应力波理论等。除此之外，还对高应变法动测灌注桩单桩承载力可靠性所涉及到的特点进行了较为具体的分析研究。利用概率分布的特点，结合相应的计算模拟模型，提出了相对应的可靠性指标，建立起具有动静对比效果的资料数据库，从而更好地提高高应变动测法的可靠度。

1.如何利用高应变法来确定单桩的承载能力

1.1凯斯法

这种方法指的是凯斯大学在研究了十几年之后，提出的一种较为简便的来确定桩身的质量以及单桩的具体承载力的方法。波动方程是这种方法的基础部分，利用这种方法可以进行动力的测量以及具体分析，其中，PDA打桩分析仪是这种方法最为突出的部分。这种测量仪可以在现场得到垫层的性能、桩身的具体质量、单桩的承载力等数据信息。

1.1.1行波理论

在运用波动方程时我们需要注意的就是实际情况中单桩的尖端部分的承载力都是介于固定端和自由端之间的，在桩尖部分更加靠近比较刚性的地基时，压缩波经过这一部分的反射之后，就会导致压力波要大于拉力波，也就是说，地基的刚性越强，就会导致压力波越大，反过来，地基越是柔软，那么拉力波就会越大。

1.1.2行波在变截面处所产生的透射以及反射现象。我们可以根据杆件的截面发生变化时变截面的连续条件可以得到不管是下行波还是上行波，在经过单杆的截面之后就会转变为透射波以及反射波这两个不同的部分。与此同时，透射波和入射波在性质上都是一样的，但是透射波的幅度却是自身幅度所占总幅度比例的两倍乘以入射波的幅度，反射波的幅度则要小得多，只是入射波乘以二者之差所占总幅度的比例。也就是说，入射波从阻抗较大的单杆部分进入到阻抗较小的单杆部分时，所显示的数值为负值，反过来就是正值，这个时候需要注意的是反射波不会在这个过程中改变自己的符号，但是透射波自身的波幅却会明显的增

大。

1.1.3凯斯法的基本原理

1.2波形拟合法

波形拟合法也就是我们常说的凯斯波动程序分析法，所利用到的测量方法以及利用的设备都与前面提到的凯斯方法相同，但是该种方法主要是利用连续杆的模型，将桩划分为多个单元，每个单元的尖端部分和层面都会受到相应的阻力影响。静阻力与前面提到的完全相同，但是动阻力就与相应质点运动速度有着很大的关系。这种改进之后的模型就充分考虑到了前面没有提到的非线性关系，加强了所谓的能量以及辐射的消耗。这个方法的基本思路就是：先假定每个单元所具有的参数值（包括了土的阻力、截面积、侧面阻力的具体分布、最大的弹性位移、材料弹性的模量、极限阻力等），将顶部的速度或者桩顶的力波作为已知的条件进行求解。从而可以反过来计算出桩顶力或者说桩顶的速度，使计算出来的波形要与实际测量的波形相互吻合，如果出现了不吻合的情况，就要继续进行计算，直到最后二者之间完全吻合。要做到这个，就需要工作人员对于施工的工艺十分了解，并且要具备一定的力学以及工程学的知识。

2.可靠度分析

2.1分析可靠性的必要性

我们常说的可靠度一般指的是在一个具体的时间和条件下，能够完成预定任务的概率大小。也就是说，可靠性就已经提前承认了工程中存在了风险。可靠性的尺度一般分为以下几种：（1）不可靠度，也就是我们说的失效的概率大小，指的是构件不能够完成指定功能的概率大小。（2）可靠性指标，或者可以称为安全性指标，它与失效的概率在数值的大小上是呈现对应关系的。（3）可靠度，与不可靠度相对应的关系，指的是对于工程结构来说，可靠度一般都要求在90%以上。在对工程问题进行研究分析时，安全问题始终是最为关注的核心部分，这就更加凸显出进行可靠性分析的必要性。

2.2失效概率

对于这些非线性的极限状态方程，涉及到了偏导数的赋值问题，利用这种赋以平均值的方法就是常见的中心点法。但是这个方法会带来一定的误差，所以就需要利用到泰勒公式，将点选择在极限状态面上，这样就可以使得失效概率最大的那个点处于那个曲面上，这种方法也被称为验算点法。

3.总结

传统的那些静载实验已经不能满足工程中对桩基的检测要求，这里提到的动测技术则为这一问题提供了很好的解决途径，充分的去理解、研究和运用该项技术可以提高各个方面的施工效率。

参考文献：

[1]叶彼武，桩基静荷载试验常见问题及处理措施[J]；福建地质；2011年02期.

[2]李军岭，由部分垂直静荷载试验结果推定桩基极限承载力的工程应用[J]；安徽建筑；2001年02期.