基桩动测承载力的分析方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了基桩动测承载力的分析方法及系统，其中方法包括：构建各力学模型；对基桩进行锤击测试，获取每次的落锤高度数据以及对应测得的基桩被重锤锤击后的贯入度数据；确定基桩在所属土层类型的相关力学参数的标准值，所述相关力学参数的类型包括桩尖最大弹性变形、桩尖阻尼常数和桩侧阻力常数；根据所述各力学模型、所述落锤高度数据、所述贯入度数据以及所述相关力学参数的标准值计算基桩动测承载力，输出计算结果；将计算结果与对基桩进行静载试验得到的测试结果进行对比，判断所述相关力学参数的标准值是否满足设定的误差要求，若不满足，调整相关力学参数的标准值，并根据调整后的相关力学参数的标准值重新计算基桩动测承载力。

Analytical method and system for dynamic bearing capacity of foundation piles

The present invention provides an analysis method and a system for dynamic bearing capacity measurement of foundation piles, including: constructing various mechanical models; hammering test of foundation piles, acquiring data of drop hammer height each time and penetration data of corresponding measured foundation piles after being hammered by heavy hammer; determining relevant mechanical parameters of foundation piles in the soil layer type to which they belong. The type of the relevant mechanical parameters includes the maximum elastic deformation of the pile tip, the damping constant of the pile tip and the resistance constant of the pile side. Comparing the calculated results with the test results obtained from static load test of foundation piles, it is judged whether the standard values of the relevant mechanical parameters meet the set error requirements. If not, the standard values of relevant mechanical parameters are adjusted, and the dynamic test bearing capacity of foundation piles is recalculated according to the standard values of the relevant mechanical parameters after adjustment.

【技术实现步骤摘要】
基桩动测承载力的分析方法及系统
本专利技术涉及工程建设领域，具体涉及基桩动测承载力的分析方法及系统。
技术介绍
一百年以前桩基动测技术就已经出现，利用牛顿撞击定理和能量守恒原理，人们开始了动测方法，其打桩的动力测试公式是依据打桩时测得的贯入度建立关系式来计算桩的承载力。近代，以应力波理论为基础的桩的动测技术开始迅速发展起来的，把桩视为土中的弹性杆件，打桩过程是弹性应力波传播的过程。随后，E.A.Smith发表了“打桩分析的波动方程法”，提出了波动方程在桩基中应用的差分数值解法，他把锤～桩～土系统简化为质量块、弹簧和阻尼器模型，用电子计算机进行迭代运算，从而使波动方程打桩分析进入实用阶段；Bowles采用有限差分代替描述冲击波沿桩传播的微分方程，对基桩受重锤锤击时的动力性能进行了分析，应用波动方程来求解并编写了分析程序。目前，高应变法是唯一一种可以对桩身承载力与桩身结构完整性同时进行检测的试验方法。与静载试验相比，高应变法具有诸多优点，如：检测效率高、经济快捷、设备更易运输等，鉴于高应变法在基桩检测中的诸多优势和其专业特性，现已被工程界广泛认可并采用。但桩基动测自开始成熟并发展至今，理论的本质没有突破更深层次的进展。因此，目前，需要一套更合理的理论和方法来分析基桩动测承载力。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供基桩动测承载力的分析方法。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：本专利技术第一方面提供了基桩动测承载力的分析方法，该方法包括以下步骤：通过现有数值分析方法构建各力学模型，包括基桩力学模型、桩侧力学模型以及桩尖力学模型；对基桩进行锤击测试，获取每次的落锤高度数据以及对应测得的基桩被重锤锤击后的贯入度数据；确定基桩在所属土层类型的相关力学参数的标准值，所述相关力学参数的类型包括桩尖最大弹性变形、桩尖阻尼常数和桩侧阻力常数；根据所述各力学模型、所述落锤高度数据、所述贯入度数据以及所述相关力学参数的标准值计算基桩动测承载力，输出计算结果；将所述计算结果与对基桩进行静载试验得到的测试结果进行对比，判断所述相关力学参数的标准值是否满足设定的误差要求，若不满足，调整所述相关力学参数的标准值，并根据调整后的相关力学参数的标准值重新计算基桩动测承载力。在本专利技术第一方面的一种可选的方式中，对基桩进行锤击测试具体包括：采用水准仪测量基桩桩顶被锤击前和经过设定次数锤击后的相对高程，根据测得的两相对高程计算基桩总的贯入度，得到第一总贯入度；在基桩附近分别架设经纬仪和基准梁，并在所述基准梁上安装百分表；对基桩进行锤击测试，每次锤击后采用所述经纬仪和百分表测量基桩被锤击后的贯入度，二者测得的贯入度之差不超过设定的第一阈值时，将所述百分表测得的贯入度作为当次锤击测试的最终贯入度，并对基桩进行下一次锤击测试；二者测得的贯入度之差超过设定的第一阈值内时，调整所述基准梁的位置并重新对基桩进行锤击测试；最终贯入度的数量与所述设定次数对应时，将所有最终贯入度累加得到第二总贯入度；将所述第一总贯入度与所述第二总贯入度进行比较，若二者差值不超过设定的第二阈值时，将每次得到的最终贯入度作为每次锤击后基桩的贯入度。在本专利技术第一方面的一种可选的方式中，所述第一阈值为0.5mm；所述第二阈值为0.3mm。在本专利技术第一方面的一种可选的方式中，所述确定基桩在所属土层类型的相关力学参数的标准值，具体包括：获取海量的对基桩进行高应变测试的历史测试数据，采用高应变曲线拟合法提取所述历史测试数据中的相关力学参数，并将提取到的所有相关力学参数按照土层类型进行分类存储入数据库；对所述数据库中的数据进行统计分析，计算基桩所述土层类型的各类相关力学参数的标准值。在本专利技术第一方面的一种可选的方式中，标准值的计算公式为：式中，Φij为第i种土层类型的第j类相关力学参数的标准值；n为所述数据库中存储的所述第j类相关力学参数的个数；σij为所述数据库中存储的所述第j类相关力学参数的标准差；Aij为所述数据库中存储的所述第j类相关力学参数的平均值。第二方面，本专利技术提供了一种基桩动测承载力的分析系统，该系统包括：力学模型构建模块，用于通过现有数值分析方法构建各力学模型，包括基桩力学模型、桩侧力学模型以及桩尖力学模型；基桩锤击测试模块，用于通过对基桩进行锤击测试，获取每次的落锤高度数据以及对应测得的基桩被重锤锤击后的贯入度数据；相关计算参数确定模块，用于确定基桩在所属土层类型的相关力学参数的标准值，所述相关力学参数的类型包括桩尖最大弹性变形、桩尖阻尼常数和桩侧阻力常数；承载力计算模块，用于根据所述各力学模型、所述落锤高度数据、所述贯入度数据以及所述相关力学参数的标准值计算基桩动测承载力，输出计算结果；参数调整模块，用于将所述计算结果与对基桩进行静载试验得到的测试结果进行对比，判断所述相关力学参数的标准值是否满足设定的误差要求，若不满足，调整所述相关力学参数的标准值，并根据调整后的相关力学参数的标准值重新计算基桩动测承载力。本专利技术的有益效果为：(1)基于数值分析方法的基础上，提出了一种新的基桩动测承载力的分析方法，方法便捷可靠，便于解决非线性问题，具有一定的工程应用参考价值，可作为研究基桩动测承载力的理论依据；(2)根据以往对基桩进行高应变测试的历史测试数据来确定相关力学参数的取值，能够有效提高分析基桩动测承载力的精度；(3)基桩的贯入度测量采用综合测试方法，避免了单独采用经纬仪方法测试时精度等级达不到要求，也避免了单独采用在基桩附近架设的基准梁测试时由于基准桩受振动的影响导致桩的贯入度测试结果不可靠，也避免了单独采用水准仪测试时每次测试需将锤架重新摆设所带来的不便和误差。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术一个示例性实施例的基桩动测承载力的分析方法的流程示意图；图2是本专利技术一个示例性实施例的基桩动测承载力的分析系统的结构示意图。附图标记：力学模型构建模块1、基桩锤击测试模块2、相关计算参数确定模块3、承载力计算模块4、参数调整模块5。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。图1示出了本专利技术一个示例性实施例的基桩动测承载力的分析方法的相关步骤。如图1所示，本专利技术实施例提供了基桩动测承载力的分析方法，该方法包括以下步骤：S1通过现有数值分析方法构建各力学模型，包括基桩力学模型、桩侧力学模型以及桩尖力学模型。在一种可选的方式中，建立基桩的力学模型时，采用有限差分代替描述冲击波沿基桩传播的微分方程，对基桩受重锤锤击时的动力性能进行分析，并应用波动方程来求解。其中利用有限元分析将基桩沿长度方向划分为多个设定长度的基桩单元。其中，构建桩侧力学模型，包括构建桩侧的静阻力模型和动阻力模型。桩侧静阻力模型为弹塑性模型，函数形式如下：式中，Rsm为桩侧土静阻力，Km为基桩单元m的桩侧弹簧系数，Km＝Rum/Q，Rum为基桩单元m桩侧阻力极限值，Q为土的最大弹性变形，Dm为基桩单元m土的变形。桩侧动阻力模型函数如下：Rdm＝Rsm×Jsm×vm式中，Jsm为基桩单元m的桩侧阻尼常数，vm为基桩单元m的速度。桩侧阻尼采用不同阻尼常数，根据本方案计算方法和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基桩动测承载力的分析方法，其特征是，该方法包括以下步骤：通过现有数值分析方法构建各力学模型，包括基桩力学模型、桩侧力学模型以及桩尖力学模型；对基桩进行锤击测试，获取每次的落锤高度数据以及对应测得的基桩被重锤锤击后的贯入度数据；确定基桩在所属土层类型的相关力学参数的标准值，所述相关力学参数的类型包括桩尖最大弹性变形、桩尖阻尼常数和桩侧阻力常数；根据所述各力学模型、所述落锤高度数据、所述贯入度数据以及所述相关力学参数的标准值计算基桩动测承载力，输出计算结果；将所述计算结果与对基桩进行静载试验得到的测试结果进行对比，判断所述相关力学参数的标准值是否满足设定的误差要求，若不满足，调整所述相关力学参数的标准值，并根据调整后的相关力学参数的标准值重新计算基桩动测承载力。

【技术特征摘要】
1.基桩动测承载力的分析方法，其特征是，该方法包括以下步骤：通过现有数值分析方法构建各力学模型，包括基桩力学模型、桩侧力学模型以及桩尖力学模型；对基桩进行锤击测试，获取每次的落锤高度数据以及对应测得的基桩被重锤锤击后的贯入度数据；确定基桩在所属土层类型的相关力学参数的标准值，所述相关力学参数的类型包括桩尖最大弹性变形、桩尖阻尼常数和桩侧阻力常数；根据所述各力学模型、所述落锤高度数据、所述贯入度数据以及所述相关力学参数的标准值计算基桩动测承载力，输出计算结果；将所述计算结果与对基桩进行静载试验得到的测试结果进行对比，判断所述相关力学参数的标准值是否满足设定的误差要求，若不满足，调整所述相关力学参数的标准值，并根据调整后的相关力学参数的标准值重新计算基桩动测承载力。2.根据权利要求1所述的基桩动测承载力的分析方法，其特征是，对基桩进行锤击测试具体包括：采用水准仪测量基桩桩顶被锤击前和经过设定次数锤击后的相对高程，根据测得的两相对高程计算基桩总的贯入度，得到第一总贯入度；在基桩附近分别架设经纬仪和基准梁，并在所述基准梁上安装百分表；对基桩进行锤击测试，每次锤击后采用所述经纬仪和百分表测量基桩被锤击后的贯入度，二者测得的贯入度之差不超过设定的第一阈值时，将所述百分表测得的贯入度作为当次锤击测试的最终贯入度，并对基桩进行下一次锤击测试；二者测得的贯入度之差超过设定的第一阈值内时，调整所述基准梁的位置并重新对基桩进行锤击测试；最终贯入度的数量与所述设定次数对应时，将所有最终贯入度累加得到第二总贯入度；将所述第一总贯入度与所述第二总贯入度进行比较，若二者差值不超过设定的第二阈值时，将每次得到的最终贯入度作为每次锤击后基桩的贯入度。3.根据权利要求2所述的基桩动测承载力的分析方法，其特征是，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣保，熊凯峰，陈建江，胡巍，李北海，
申请(专利权)人：佛山市禅城区建设工程质量安全检测站，
类型：发明
国别省市：广东,44