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【摘 要】 高应变测试技术由于设备、人员素质、场地条件种种原因使其在实际运用过程中容易产生较大的差异性，本文通过对测试过程中锤重、拟合分析、影响分析结果的因素的一些分析，总结了一些实际工作的经验，提供给相关工作人员共同切磋和相互学习。
【关键词】 高应变测试；重锤轻击；波形分析；承载力
前言：
高应变测试已广泛应用于基桩的承载力检测与桩身完整性判断中，高应变测试的优点是方便，快速的提供桩的承载力及完整性。然而，随着该方法在工程中的应用，高应变动测及分析中遇到的问题越来越多，由于高应变测试的条件比较严格，在实际工程测试中测试人员的素质与水平以及现场的测试条件是否满足测试要求都存在很大差异。本文对该方法测试及分析中面临的问题进行客观分析，指出该方法应用的局限性，以便科学了解、掌握和运用该方法。
1 测试有关问题
1.1对试桩的要求
高应变测试及分析是基于一维弹性波理论，要求受测桩有一定的长径比，同时要求桩身混凝土材料有一定的抗压强度。对于人工挖孔灌注桩，桩一般较短，桩径变化较大，特别是对大直径、大扩大头的挖孔桩，用一维近似分析测试信号会有较大的误差。对于预应力管桩，则要求桩的焊接一定要牢固，桩的端面要大面积接触，以便于波的传递。对于钻孔灌注桩，主要是桩头的强度一定要满足测试要求，在测试过程中桩身不得产生塑性变形。
1.2锤重的选择
根据《JGJ106-2003建筑基桩检测技术规范》的要求，锤的重量应大于预估单桩极限承载力的1.0%-1.5%。这其中预估单桩极限承载力如何确定是值得我们思考的。往往都是根据设计图纸给定的单桩承载力特征值来确定锤重的，我认为用这个方法确定锤重是不科学的，其原因是设计确定的桩长是根据持力层来确定的，而单桩承载力是根据上部结构及荷载来确定的，这样会出现该试验桩的设计承载力可能并不高，而其实际承载力却大大高于设计承载力。特别是在对于桥桩的检测中尤为明显。
我的经验是根据试验桩位置的工程勘察数据及工程勘察所提出的桩基设计承载力参数预估单桩极限承载力，结合设计的要求（二者取大值）按照规范确定锤重。
1.3重锤轻击的好处
重锤轻击荷载脉冲作用时间长，且荷载变化缓慢，可以使桩产生较大的沉降位移；
重锤轻击，桩体产生的速度较小，速度变化率也较小，因此动阻力的影响较小，可减少动阻尼参数误差对拟合分析影响，提高拟合分析精度；
重锤轻击作用可类似静荷载中快速加载及静动法试验。
重锤轻击在测试中，可以逐渐提高落距，以达到较好的测试曲线。
所以说重锤轻击是确保测试效果的重要条件。
2 拟合分析有关问题
2.1桩土模型参数
最初采用Smith模型描述桩土相互作用模型，但这种模型过于简单，特别是对桩底，它不能很好地描述能量向土层辐射情况。在大量的有限元模拟计算及实验基础上，目前使用的桩土作用模型已作了改进，模型还增加了辐射阻尼、附加质量。近年来，为了追求模型能与土力学研究成果相一致，增加了硬化、软化角等参数，从土力学角度上讲是无可厚非的，但在计算上存在诸多问题。
2.2拟合质量数
拟合质量数是衡量拟合效果好坏的一个参数，主要是指计算波形与实测波形匹配程度，它并不能作为衡量拟合结果合理程度参数。
拟合质量数小不等于结果好，之所以这么讲，是基于以下几条理由：
实测波形受传感器安装、传感器性能影响或多或少有些失真；
分析是基于一维波动理论，而对一些较特殊的桩，如挖孔桩，其反射的波形用一维近似有很大误差；
桩土相互作用模型虽然在作不断改进，但仍难以模拟实际情况。实际桩基中，桩土相互作用不仅与土层特性有关而且还与桩型、施工工艺等有关；
计算采用离散化方法，即将桩体分成很多单元，每个单元上桩侧作用力认为集中于单元底部，这与实际连续体是有差别的；
桩材料是非线性粘弹性介质，不同频率成份波传播速度不同，导致波在传播过程发生弥散，即波形状发生畸变。
基于以上理由，拟合质量系数小，并不能代表拟合结果是合理。当然，也并不是说拟合质量系数可以很大，波形匹配程度可以很差。根据测试精度、桩长、桩型、施工工艺、桩周土层情况，最佳拟合质量系数是不同的，它有一个合理范围。
3 影响分析结果其它因素
3.1嵌岩桩、挖孔桩等特殊桩分析
在拟合分析时，模型参数计算要求桩有一定的沉降位移，要使嵌岩桩有一定的位移，除非桩底基岩发生破坏。因此，是基岩的抗压强度及桩底部面积决定桩的承载力，嵌巖桩实际承载力一般会远大于设计承载力。嵌岩桩的检测应以低应变完整性检测为主，只要桩体材料抗压强度较高，桩身结构较完整，桩底沉渣较干净，承载力一般会达到设计要求。若要进行高应变实验，根据设计要求的承载力来选择锤重（>1.5%极限承载力（设计））。当冲击力很大且沉降位移很小，可以认为达到设计要求。当沉降位移很大，说明基岩塑性位移较大，此时可采用拟合分析。
对于大口径的挖孔桩，基本上属于端承桩，同时桩长度也较小，这些与一维近似要求相差较远，桩底扩大径反射波幅值要比一维理论值小。而在高应变拟合过程采用是一维波动理论，受实测波形（特别是扩大头反射波）失真影响，在拟合扩大头截面积就会出现误差，进而影响单位面积端承力及单桩极限承载力计算。
3.2缺损桩承载力分析
拟合分析是基于一维弹性波动理论，即将桩作为一个弹性体考虑，不考虑桩材料塑性变形及破坏强度。因此，在对波形进行拟合分析之前，除了要评估桩能否用一维近似外，还要考虑桩材变形及强度问题，特殊是对有缺损的桩。
换句话讲，桩的破坏有两种形式，一种是桩土间发生较大塑性位移，土发生破坏，它对应的是通常所指的极限承载力；另一种形式是桩体发生破坏，属于桩材料破坏强度问题。
对缺损桩分析，要将这两种破坏形式区别开来。当低应变检测桩有较严重的缺损，再用高应变拟合判断承载力评估桩身可用性，这一做法是不妥的。
但是，由于高应变检测法的激励能量大，有效深度深，因此在判断桩身水平整合型缝隙、预制桩接头等缺陷时，能够在查明这些“缺陷”是否影响竖向抗压承载力基础上，合理判断缺陷程度。
总之，窄小脉冲是不利于拟合分析的。
对以上高应变测试及分析影响因素分析，有助于提高高应变的测试及分析精度。
参考文献：
[1]徐攸在，刘兴满，桩的动测新技术，中国建筑工业出版社，北京，1989.
[2]刘明贵，佘诗刚，汪大国，桩基检测技术指南，科学出版社，北京，1995.
[3]拟合软件使用手册，武汉岩海公司，2008
【关键词】 高应变测试；重锤轻击；波形分析；承载力
前言：
高应变测试已广泛应用于基桩的承载力检测与桩身完整性判断中，高应变测试的优点是方便，快速的提供桩的承载力及完整性。然而，随着该方法在工程中的应用，高应变动测及分析中遇到的问题越来越多，由于高应变测试的条件比较严格，在实际工程测试中测试人员的素质与水平以及现场的测试条件是否满足测试要求都存在很大差异。本文对该方法测试及分析中面临的问题进行客观分析，指出该方法应用的局限性，以便科学了解、掌握和运用该方法。
1 测试有关问题
1.1对试桩的要求
高应变测试及分析是基于一维弹性波理论，要求受测桩有一定的长径比，同时要求桩身混凝土材料有一定的抗压强度。对于人工挖孔灌注桩，桩一般较短，桩径变化较大，特别是对大直径、大扩大头的挖孔桩，用一维近似分析测试信号会有较大的误差。对于预应力管桩，则要求桩的焊接一定要牢固，桩的端面要大面积接触，以便于波的传递。对于钻孔灌注桩，主要是桩头的强度一定要满足测试要求，在测试过程中桩身不得产生塑性变形。
1.2锤重的选择
根据《JGJ106-2003建筑基桩检测技术规范》的要求，锤的重量应大于预估单桩极限承载力的1.0%-1.5%。这其中预估单桩极限承载力如何确定是值得我们思考的。往往都是根据设计图纸给定的单桩承载力特征值来确定锤重的，我认为用这个方法确定锤重是不科学的，其原因是设计确定的桩长是根据持力层来确定的，而单桩承载力是根据上部结构及荷载来确定的，这样会出现该试验桩的设计承载力可能并不高，而其实际承载力却大大高于设计承载力。特别是在对于桥桩的检测中尤为明显。
我的经验是根据试验桩位置的工程勘察数据及工程勘察所提出的桩基设计承载力参数预估单桩极限承载力，结合设计的要求（二者取大值）按照规范确定锤重。
1.3重锤轻击的好处
重锤轻击荷载脉冲作用时间长，且荷载变化缓慢，可以使桩产生较大的沉降位移；
重锤轻击，桩体产生的速度较小，速度变化率也较小，因此动阻力的影响较小，可减少动阻尼参数误差对拟合分析影响，提高拟合分析精度；
重锤轻击作用可类似静荷载中快速加载及静动法试验。
重锤轻击在测试中，可以逐渐提高落距，以达到较好的测试曲线。
所以说重锤轻击是确保测试效果的重要条件。
2 拟合分析有关问题
2.1桩土模型参数
最初采用Smith模型描述桩土相互作用模型，但这种模型过于简单，特别是对桩底，它不能很好地描述能量向土层辐射情况。在大量的有限元模拟计算及实验基础上，目前使用的桩土作用模型已作了改进，模型还增加了辐射阻尼、附加质量。近年来，为了追求模型能与土力学研究成果相一致，增加了硬化、软化角等参数，从土力学角度上讲是无可厚非的，但在计算上存在诸多问题。
2.2拟合质量数
拟合质量数是衡量拟合效果好坏的一个参数，主要是指计算波形与实测波形匹配程度，它并不能作为衡量拟合结果合理程度参数。
拟合质量数小不等于结果好，之所以这么讲，是基于以下几条理由：
实测波形受传感器安装、传感器性能影响或多或少有些失真；
分析是基于一维波动理论，而对一些较特殊的桩，如挖孔桩，其反射的波形用一维近似有很大误差；
桩土相互作用模型虽然在作不断改进，但仍难以模拟实际情况。实际桩基中，桩土相互作用不仅与土层特性有关而且还与桩型、施工工艺等有关；
计算采用离散化方法，即将桩体分成很多单元，每个单元上桩侧作用力认为集中于单元底部，这与实际连续体是有差别的；
桩材料是非线性粘弹性介质，不同频率成份波传播速度不同，导致波在传播过程发生弥散，即波形状发生畸变。
基于以上理由，拟合质量系数小，并不能代表拟合结果是合理。当然，也并不是说拟合质量系数可以很大，波形匹配程度可以很差。根据测试精度、桩长、桩型、施工工艺、桩周土层情况，最佳拟合质量系数是不同的，它有一个合理范围。
3 影响分析结果其它因素
3.1嵌岩桩、挖孔桩等特殊桩分析
在拟合分析时，模型参数计算要求桩有一定的沉降位移，要使嵌岩桩有一定的位移，除非桩底基岩发生破坏。因此，是基岩的抗压强度及桩底部面积决定桩的承载力，嵌巖桩实际承载力一般会远大于设计承载力。嵌岩桩的检测应以低应变完整性检测为主，只要桩体材料抗压强度较高，桩身结构较完整，桩底沉渣较干净，承载力一般会达到设计要求。若要进行高应变实验，根据设计要求的承载力来选择锤重（>1.5%极限承载力（设计））。当冲击力很大且沉降位移很小，可以认为达到设计要求。当沉降位移很大，说明基岩塑性位移较大，此时可采用拟合分析。
对于大口径的挖孔桩，基本上属于端承桩，同时桩长度也较小，这些与一维近似要求相差较远，桩底扩大径反射波幅值要比一维理论值小。而在高应变拟合过程采用是一维波动理论，受实测波形（特别是扩大头反射波）失真影响，在拟合扩大头截面积就会出现误差，进而影响单位面积端承力及单桩极限承载力计算。
3.2缺损桩承载力分析
拟合分析是基于一维弹性波动理论，即将桩作为一个弹性体考虑，不考虑桩材料塑性变形及破坏强度。因此，在对波形进行拟合分析之前，除了要评估桩能否用一维近似外，还要考虑桩材变形及强度问题，特殊是对有缺损的桩。
换句话讲，桩的破坏有两种形式，一种是桩土间发生较大塑性位移，土发生破坏，它对应的是通常所指的极限承载力；另一种形式是桩体发生破坏，属于桩材料破坏强度问题。
对缺损桩分析，要将这两种破坏形式区别开来。当低应变检测桩有较严重的缺损，再用高应变拟合判断承载力评估桩身可用性，这一做法是不妥的。
但是，由于高应变检测法的激励能量大，有效深度深，因此在判断桩身水平整合型缝隙、预制桩接头等缺陷时，能够在查明这些“缺陷”是否影响竖向抗压承载力基础上，合理判断缺陷程度。
总之，窄小脉冲是不利于拟合分析的。
对以上高应变测试及分析影响因素分析，有助于提高高应变的测试及分析精度。
参考文献：
[1]徐攸在，刘兴满，桩的动测新技术，中国建筑工业出版社，北京，1989.
[2]刘明贵，佘诗刚，汪大国，桩基检测技术指南，科学出版社，北京，1995.
[3]拟合软件使用手册，武汉岩海公司，2008