О тестировании динамических формул

ИСПЫТАНИЯ НА ДИНАМИЧЕСКУЮ И СТАТИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ МОДЕЛЬНЫХ СВАЙ, ЗАБРОНЕННЫХ В ПЛОТНЫЙ ПЕСОК

Систематические исследования реакции сваи во время статических и динамических испытаний под нагрузкой, как правило, слишком дороги для проведения в полевых условиях, а в масштабе модели могут быть ограничены эффектами масштабирования и возможностью получения точных волн напряжения. В этой статье описывается такое исследование, проведенное в масштабе модели в геотехнической центрифуге для свай, забитых в плотный песок. Неблагоприятные эффекты образования накипи были сведены к минимуму за счет использования очень мелкого песка (кремнеземной муки), а точные волны напряжения были получены с помощью высокочастотной регистрации данных вместе с устройством стержня Гопкинсона для измерения скорости оголовка сваи. Общая цель исследования состояла в том, чтобы сравнить данные динамических и статических испытаний открытых и закрытых свай, забитых в плотный песок, при различных значениях энергии молота. Модельные сваи открытого и закрытого типа были забиты в плотный песок и испытаны на статическую нагрузку при различных заглублениях без остановки центрифуги. Данные волн напряжения были собраны во время непрерывного вождения и от одиночных ударов непосредственно перед началом испытаний на статическую нагрузку. Оценка точности подвижного сопротивления грунта, рассчитанного по динамическим испытаниям с использованием различных уровней анализа, была сделана путем прямого сравнения с данными испытаний на статическую нагрузку. Особое внимание уделялось выполнению динамического анализа в свете различных условий вождения и передаваемой энергии удара. По измерениям передаваемой энергии молота также оценивалась эффективность системы забивки центрифужных свай.

Доступ к документу

Отпечаток пальца

Погрузитесь в темы исследования «ИСПЫТАНИЯ НА ДИНАМИЧЕСКУЮ И СТАТИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ МОДЕЛЬНЫХ СВАЙ, ЗАБРОНЕННЫХ В ПЛОТНЫЙ ПЕСОК». Вместе они образуют уникальный отпечаток пальца.

Материаловедение со статической нагрузкой 100%

Процитировать это

APA
Автор
БИБТЕКС
Гарвардский
Стандарт
RIS
Ванкувер

abstract = «Систематические исследования реакции сваи во время испытаний на статическую и динамическую нагрузку, как правило, слишком дороги для проведения в полевых условиях, а в масштабе модели могут быть ограничены эффектами масштабирования и возможностью получения точных волн напряжения. В этой статье описывается такое исследование, проведенное в масштабе модели в геотехнической центрифуге для свай, забитых в плотный песок. Неблагоприятные эффекты образования накипи были сведены к минимуму за счет использования очень мелкого песка (кремнеземной муки), а точные волны напряжения были получены с помощью высокочастотной регистрации данных вместе с устройством стержня Гопкинсона для измерения скорости оголовка сваи. Общая цель исследования состояла в том, чтобы сравнить данные динамических и статических испытаний открытых и закрытых свай, забитых в плотный песок, при различных значениях энергии молота. Модельные сваи открытого и закрытого типа были забиты в плотный песок и испытаны на статическую нагрузку при различных заглублениях без остановки центрифуги. Данные волн напряжения были собраны во время непрерывного вождения и от одиночных ударов непосредственно перед началом испытаний на статическую нагрузку. Оценка точности подвижного сопротивления грунта, рассчитанного по динамическим испытаниям с использованием различных уровней анализа, была сделана путем прямого сравнения с данными испытаний на статическую нагрузку. Особое внимание уделялось выполнению динамического анализа в свете различных условий вождения и передаваемой энергии удара. По измерениям отдаваемой энергии молота также оценивалась эффективность системы центрифужного забива сваи.»,

Результат исследования: Вклад в журнал › Статья › рецензирование

T1 – ИСПЫТАНИЯ НА ДИНАМИЧЕСКУЮ И СТАТИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ МОДЕЛЕЙ СВАЙ, ЗАБРОНЕННЫХ В ПЛОТНЫЙ ПЕСОК

AU — Рэндольф, Марк

N2 – Систематические исследования реакции сваи во время испытаний на статическую и динамическую нагрузку, как правило, слишком дороги для проведения в полевых условиях, а в масштабе модели могут быть ограничены эффектами масштабирования и возможностью получения точных волн напряжения. В этой статье описывается такое исследование, проведенное в масштабе модели в геотехнической центрифуге для свай, забитых в плотный песок. Неблагоприятные эффекты образования накипи были сведены к минимуму за счет использования очень мелкого песка (кремнеземной муки), а точные волны напряжения были получены с помощью высокочастотной регистрации данных вместе с устройством стержня Гопкинсона для измерения скорости оголовка сваи. Общая цель исследования состояла в том, чтобы сравнить данные динамических и статических испытаний открытых и закрытых свай, забитых в плотный песок, при различных значениях энергии молота. Модельные сваи открытого и закрытого типа были забиты в плотный песок и испытаны на статическую нагрузку при различных заглублениях без остановки центрифуги. Данные волн напряжения были собраны во время непрерывного вождения и от одиночных ударов непосредственно перед началом испытаний на статическую нагрузку. Оценка точности подвижного сопротивления грунта, рассчитанного по динамическим испытаниям с использованием различных уровней анализа, была сделана путем прямого сравнения с данными испытаний на статическую нагрузку. Особое внимание уделялось выполнению динамического анализа в свете различных условий вождения и передаваемой энергии удара. По измерениям передаваемой энергии молота также оценивалась эффективность системы забивки центрифужных свай.

AB — Систематические исследования реакции сваи во время испытаний на статическую и динамическую нагрузку, как правило, слишком дороги для проведения в полевых условиях, а в масштабе модели могут быть ограничены эффектами масштабирования и возможностью получения точных волн напряжения. В этой статье описывается такое исследование, проведенное в масштабе модели в геотехнической центрифуге для свай, забитых в плотный песок. Неблагоприятные эффекты образования накипи были сведены к минимуму за счет использования очень мелкого песка (кремнеземной муки), а точные волны напряжения были получены с помощью высокочастотной регистрации данных вместе с устройством стержня Гопкинсона для измерения скорости оголовка сваи. Общая цель исследования состояла в том, чтобы сравнить данные динамических и статических испытаний открытых и закрытых свай, забитых в плотный песок, при различных значениях энергии молота. Модельные сваи открытого и закрытого типа были забиты в плотный песок и испытаны на статическую нагрузку при различных заглублениях без остановки центрифуги. Данные волн напряжения были собраны во время непрерывного вождения и от одиночных ударов непосредственно перед началом испытаний на статическую нагрузку. Оценка точности подвижного сопротивления грунта, рассчитанного по динамическим испытаниям с использованием различных уровней анализа, была сделана путем прямого сравнения с данными испытаний на статическую нагрузку. Особое внимание уделялось выполнению динамического анализа в свете различных условий вождения и передаваемой энергии удара. По измерениям передаваемой энергии молота также оценивалась эффективность системы забивки центрифужных свай.

Динамические и статические испытания свай

Система анализатора забивки свай® (PDA)
CAPWAP® (Программа волнового анализа сваи)
GRLWEAP14 Анализ волновых уравнений
Тестер статической нагрузки (SLT)
Саксиметр (SAX-Q)
Электронный саксиметр (E-SAX)

Индуктивное испытательное оборудование длины (LITE)
Увидеть все

Система анализатора забивки свай® (PDA)
CAPWAP® (Программа волнового анализа сваи)
Профилометр тепловой целостности (TIP™)
Термический агрегатор (TAG) и термальный порт сбора данных (TAP-Edge)
Оценщик профиля площади вала (SHAPE®)
Устройство для количественного контроля вала (SQUID™)

Анализатор перекрестных отверстий (CHAMP-Q)
Программное обеспечение для 3D-томографии PDI TOMO
Анализатор динамики свай – тестер динамической нагрузки (PDA-DLT)
Верхний датчик силы
Тестер статической нагрузки (SLT)
Увидеть все

Система анализатора забивки свай® (PDA)
CAPWAP® (Программа волнового анализа сваи)
Профилометр тепловой целостности (TIP™)
Тестер целостности сваи (PIT)
Регистратор установки свай (PIR-Q)
Увидеть все

Система анализатора забивки свай® (PDA)
Профилометр тепловой целостности (TIP™)
Оценщик профиля площади вала (SHAPE®)
Тестер целостности сваи (PIT)
Анализатор СПТ
Термическая оценка заливки массы (TEMP)

Система анализатора забивки свай® (PDA)

Испытания на динамическую нагрузку при высоких нагрузках и система контроля забивки свай. Выполните испытание динамической нагрузкой на большинстве типов глубоких фундаментов.

Веб-семинар часов обсуждения PDA

Главная | О нас | О тестировании динамических формул

Динамические формулы

Попытки определить несущую способность сваи с помощью динамического анализа относятся к 19 веку, когда для определения несущей способности была разработана динамическая формула, учитывавшая энергию сваебойного молота и набора сваи. В начале 1940-х годов результаты большого исследования динамических формул были опубликованы и обсуждались очень известными инженерами, включая Карла Тержаги. Эти ученые пришли к выводу, что ни одна из формул не была точной (см. Ликинс, Г.Э., Феллениус, Б.Х., Хольц, Р.Д., март 2012 г. «Формулы забивки свай: прошлое и настоящее – полномасштабные испытания и проектирование фундамента»; ASCE Geo-Institute Geotechnical Special Публикация № 227; 737-753.) и рекомендовал вместо этого использовать испытания на статическую нагрузку для определения несущей способности сваи. Сегодня динамические формулы в значительной степени заменены более точным анализом волновых уравнений и динамическими испытаниями при высоких нагрузках.

Анализ волновых уравнений

В 1950-х годах Э. А. Смит из компании Raymond Pile Driving Company изучил распространение волн на тонких стержнях и разработал метод численного анализа для прогнозирования зависимости производительности от количества ударов и исследования напряжений при забивке свай. Модель математически представляет молот и все его принадлежности (цилиндр, колпачок, блок колпака), а также сваю в виде ряда сосредоточенных масс и пружин в одномерном анализе. Реакция грунта на каждый сегмент сваи моделируется как вязкоупруго-пластическая. Все компоненты системы реалистично смоделированы.

Анализ начинается с падения стержня молота и достижения начальной скорости при ударе. Этот метод является лучшим методом для прогнозирования зависимости мощности сваи от количества ударов (или количества ударов) и единственным методом, доступным для прогнозирования движущих сил. Загрузите бесплатное программное обеспечение PDI-Wave для визуализации распространения волны после удара тарана, а также результирующих сил, скоростей, напряжений и перемещений.

Усовершенствования метода Смита включают работу GRL по включению модели термодинамического дизельного молота и остаточных напряжений. Программа анализа волновых уравнений свай GRLWEAP основана на методе Смита. Подход, основанный на волновом уравнении, является отличным инструментом прогнозирования для анализа ударного забивания свай, но он имеет некоторые ограничения. Это в основном связано с неопределенностью в количественной оценке некоторых необходимых исходных данных, таких как фактическая производительность молота и параметры грунта.

Динамические испытания при высокой нагрузке

Когда молоток или падающий груз ударяют по верхней части фундамента, волна сжимающего напряжения распространяется вниз по его валу со скоростью с, которая зависит от модуля упругости Е и плотности массы. Удар индуцирует силу F и скорость частицы v в верхней части фундамента. Сила вычисляется путем умножения измеренных сигналов от пары датчиков деформации, прикрепленных к вершине сваи, на площадь и модуль сваи. Измерение скорости достигается путем интегрирования сигналов от пары акселерометров, также прикрепленных к вершине сваи. Датчики деформации и акселерометры передают данные в систему динамических испытаний при высоких нагрузках, такую как анализатор забивки свай ® (PDA), для обработки сигналов и получения результатов.

Пока волна распространяется в одном направлении, сила и скорость пропорциональны: F = Zv, где:

Z = EA/c — импеданс сваи.
E – модуль упругости материала сваи.
А – площадь поперечного сечения сваи
c – скорость материальной волны, с которой движется фронт волны

Силы сопротивления грунта вдоль ствола и в подошве вызывают отражения волн, которые распространяются и ощущаются в верхней части фундамента. Моменты, когда эти отражения достигают вершины сваи, связаны с их расположением вдоль ствола. Таким образом, измеренная сила и скорость вблизи вершины сваи дают необходимую и достаточную информацию для оценки сопротивления грунта и его распределения.

Полученное расчетное общее сопротивление грунта включает как статическую, так и вязкую составляющие. Статическое сопротивление получают путем вычитания динамической составляющей из общего сопротивления грунта. Динамическая составляющая рассчитывается как произведение скорости сваи на параметр грунта, называемый коэффициентом демпфирования. Коэффициент демпфирования зависит от размера зерна почвы.

Энергия, переданная свае, рассчитывается непосредственно как работа, выполненная на свае, из интеграла силы, умноженной на приращение смещения (∫Fdu), которая легко вычисляется как произведение силы, умноженной на скорость, интегрированная по времени (∫Fvdt). Максимальные сжимающие напряжения в верхней части сваи определяются непосредственно измерениями. Измерения также позволяют напрямую рассчитать сжимающее напряжение на подошве сваи и растягивающее напряжение вдоль ствола. Целостность сваи можно оценить, проверив измерения раннего возврата напряжения (вызванного повреждением сваи) до отражения от носка сваи; отсутствие таких отражений свидетельствует о свае без дефектов.

Динамические испытания высокой деформации включают в себя динамический мониторинг свай и динамические испытания под нагрузкой. Оба покрываются ASTM D4945. Мониторинг забивки свай состоит из оценки в режиме реального времени производительности Case Method, передачи энергии, забивных напряжений и целостности сваи для каждого удара. Испытания на динамическую нагрузку включают в себя объединение полевых измерений, полученных с помощью системы динамических испытаний с высокой нагрузкой, такой как PDA, с аналитическими процедурами на основе волнового уравнения, выполняемыми с помощью программы согласования сигналов, такой как CAPWAP ® . Испытания на динамическую нагрузку предсказывают поведение грунта, включая статическую грузоподъемность, распределение сопротивления грунта, характеристики передачи нагрузки на свайный грунт, значения демпфирования грунта и землетрясений, а также графики зависимости нагрузки сваи от движения (например, тест на смоделированную статическую нагрузку).

Испытание на целостность при низкой нагрузке

Теория распространения волн также может быть применена к ситуациям, когда к свае применяется легкий удар, что приводит к низкой деформации. Волна сжатия все равно будет распространяться по свае, если по ней ударить небольшим ручным молотком. Как и при испытаниях на высокие нагрузки, эта волна будет двигаться с постоянной скоростью c. Изменения импеданса сваи Z вызывают отражение волн.

Применение теории волнового уравнения к волнам, вызванным небольшими ударами, является основой для испытаний на динамическую целостность при низкой деформации. Эта процедура выполняется с помощью измерителя целостности сваи (PIT), ручного молотка для создания удара и акселерометра, помещенного на вершину тестируемой сваи для измерения реакции на удар молота. Учитывая известную скорость волны напряжения, записи скорости (интегрированные по сигналам акселерометра) в оголовке сваи можно интерпретировать, чтобы выявить неравномерность сваи (изменения импеданса). Интерпретация обычно выполняется во временной области (импульсное эхо или звуковое эхо), но данные также могут быть оценены путем измерения силы молотка и анализа в частотной области (переходная динамическая характеристика). Длина сваи также может быть оценена. Этот метод неразрушающего контроля обычно применяется к бетонным сваям, трубчатым сваям, заполненным бетоном, буровым стволам, буронабивным сваям (с непрерывной спиралью), а иногда и к деревянным сваям. Обычно этот метод применяется к сваям, не соединенным с конструкцией, но хорошие результаты часто получаются для свай, встроенных в конструкции (такие как вышки сотовой связи, опоры линий электропередач и мосты). Этот метод описан в стандарте ASTM D5882.

«Мы не только изготавливаем оборудование и проводим испытания, мы сами являемся разработчиками методов испытаний»,

Доктор Франк Рауше, основатель

Испытание сваи на динамическую нагрузку – цель, процедура и анализ

Испытание свай динамической нагрузкой — это метод, который можно использовать для оценки несущей способности сваи путем приложения динамической нагрузки. Этот метод действителен, надежен и помогает быстро оценить грузоподъемность сваи по сравнению с испытаниями на статическую нагрузку, и в день можно испытывать одну или несколько свай в соответствии с требованиями проекта. Испытание сваи на динамическую нагрузку проводится с использованием анализатора забивки свай (Pile Driving Analyzer, PDA) для определения несущей способности сваи путем сбора и анализа данных о силе и скорости при воздействии падающего груза. Полевые данные дополнительно анализируются с использованием анализа волн свай для уточнения параметров грунта и допущений.

Цель: испытание динамической нагрузки на сваи

Статическая грузоподъемность сваи на момент нагрузочных испытаний.
Смоделированная кривая испытания статической нагрузкой
Несущая способность и трение кожи
Характер распределения поверхностного трения по стволу сваи
возникающие сжимающие напряжения во время испытаний
Смещение испытательной сваи
Целостность ворса

Подготовка кучи и теста:

Испытание сваи на динамическую нагрузку проводят путем крепления тензодатчиков и акселерометров к сторонам испытательной сваи на расстоянии менее 1.5 диаметра сваи и выше от вершины сваи с последующим подключением их к КПК.
Испытательная свая должна быть расширена до диаметра сваи в 1.6 раза после откалывания верхнего рыхлого бетона.
В случае свайной сваи два отверстия (300 мм x 300 мм) должны быть оставлены ниже 1.5 диаметра сваи от вершины сваи для крепления датчика.

Диаметр расширенной головки сваи, армирование и марка бетона должны быть такими же, как у настоящей сваи. Бетонная смесь более высокой марки может быть использована для возведения оголовка сваи, если это требуется после специального согласования с властями.
Вертикальная и винтовая арматура также должна быть расширена, чтобы избежать растрескивания бетона при ударе молотком.
В верхней части армирования сваи должна быть предусмотрена арматурная сетка, как показано на контрольном чертеже сваи.
Бетон на уровне датчика должен быть гладким, твердым и однородным.
Необходимо убедиться, что вершина сваи имеет прочный бетон, и она должна быть ровной и плоской в верхней части. Стороны сваи также должны быть достаточно одинаковыми по диаметру.
После шлифовки подготавливается ровная поверхность для крепления датчиков.
Иногда по указанию инженера-испытателя на вершину головы сваи перед испытанием должна быть помещена верхняя подушка, состоящая из листов фанеры общей толщиной от 25 мм до 50 мм.

Мониторинг и анализ свай:

Через 15 дней после установки сваи можно провести испытание сваи на динамическую нагрузку при условии, что кубическая прочность на сжатие бетона сваи и бетона наростной части достигла требуемой прочности.
Испытание свай на динамическую нагрузку High Strain проводится путем крепления датчиков деформации и акселерометров к сторонам ствола сваи. Датчики, как было сказано выше, подключаются к КПК через магистральный кабель.
Прежде всего, датчики регистрируют измерения деформации и ускорения, преобразуют их из аналоговой формы в цифровую и отображают на экранах КПК.
Испытание сваи на динамическую нагрузку начинается с удара молота по головке сваи, начиная с меньшей высоты падения (обычно 0.5 м). Это необходимо для обеспечения правильности данных и настроек.
При каждом ударе молота датчики деформации измеряют деформации, а ускорения измеряются акселерометрами, подключенными к другим сторонам испытательной сваи.
При интегрировании эти сигналы преобразуются оборудованием в цифровую форму, а затем преобразуются в силу и скорость.
КПК отображает немедленные полевые результаты в виде мобилизуемой емкости, обжатия вершины сваи, целостности, напряжений и т.д., которые показываются после каждого удара молота.

Кривая силы и скорости должна соответствовать ASTM D4945.
Испытание сваи на динамическую нагрузку продолжают путем увеличения высоты молота примерно на 0.5 м до тех пор, пока либо набор свай, либо грузоподъемность сваи не достигнут требуемых или предельных значений.
Предельным значением емкости ворса будет испытательная нагрузка, при которой осадка составит 3-4 мм за удар. Другими словами, испытание можно прекращать, когда осадка превышает 3-4 мм за удар.
Как правило, мощность сваи считается полностью подвижной, если уровни энергии, вызванные ударом молота, достаточны для того, чтобы вызвать измеримое чистое смещение не менее 3-4 мм за удар при минимум трех последовательных ударах.
Предположим, что осадка сваи составляет менее 3-4 мм за удар, и свая достигает требуемой емкости. В этом случае это означает, что не все статическое сопротивление сваи было мобилизовано и что свая все еще имеет некоторую емкость, которую нельзя было измерить или не требовалось измерять во время испытаний.
После объединения измеренных полевых данных с уравнением волны сваи аналитический метод может предсказать статическую несущую способность испытательной сваи и распределение сопротивления грунта.
Записанные данные о силе и скорости являются прямым вводом, полученным из полевых измерений.
В зависимости от измеренной скорости программа вычисляет силу, необходимую для создания заданной скорости.
Как измеренные, так и рассчитанные силы отображаются как функция времени.
Интерактивный анализ продолжается до тех пор, пока не будет получено хорошее качество соответствия между обеими кривыми.
Если качество согласования неудовлетворительное, сопротивления грунта в острие сваи и вдоль ствола сваи корректируются до тех пор, пока не будет найдено хорошее согласование.
Это позволяет лучше оценить фактическую статическую грузоподъемность сваи, измеренную во время полевых испытаний свай на динамическую нагрузку, а также компонентов трения и концевых опор.
Хорошее совпадение достигается, когда качество сопряжения составляет менее пяти торцовых буронабивных свай. Однако могут быть исключения, которые допустимы, если они оправданы.
На месте можно получить графическую распечатку, которая должна включать входные и выходные величины, график отклика силы/скорости, график отклика восходящей и нисходящей волны, график статического и динамического сопротивления-времени, график энергии-времени и смещения-времени. должны быть представлены вместе со следующими ключевыми входными и выходными результатами,

Входные параметры Испытание динамической нагрузкой на сваи:

Куча №
Дата и время испытания
Длина сваи ниже габаритов (LE)
Принятая скорость волны сваи в головке сваи и общая скорость волны
Время возврата волны (2L/c)
Модуль сваи в месте расположения преобразователя
Удельный вес сваи
Площадь сваи в месте расположения преобразователя (AR)
Импеданс сваи
Фактор демпфирования методом случая (Jc)

Выходные параметры для испытания динамической нагрузкой на сваи:

Максимальное приложенное усилие (FMX)
Максимальная энергия, сообщаемая свае (EMX)
Максимальное смещение головы сваи (DMX)
Оценка мощности сваи (RMX, RSU)
Пропорциональность скорости силы (FVP)
Максимальное сжимающее напряжение в свае (CSX)
Максимальное растягивающее напряжение в свае (TSX)
Предполагаемый окончательный набор (DEN)

Окончательный отчет содержит все аспекты мониторинга свай. Отчет будет включать результаты анализа CAPWAP и график смоделированной кривой испытания статической нагрузкой со всеми выходными данными, упомянутыми во введении, который удовлетворяет всем требованиям стандартного испытания динамической нагрузки на сваи.