高应力动态测试标准翻译

高应力动态测试标准1.范围1.1此动力量测包含以下程序，即使用打桩锤或大型落锤在单个垂直或倾斜的深基础上造成的相对高的应力产生轴向冲击力，并测量深基础的后续力量和速度反应。高应力动态测试可应用于任何深基础，本文称作“桩”。深基础的功能与打入桩或现浇桩类似，虽然安装方法不同，但符合此测试方法的要求。1.2此标准提供了深基础动态测试的最低要求。由合格工程师准备的计划、规范或前提（或这三者的综合）可能根据需要提供额外的要求和程序来满足特殊测试项目目标。负责设计基础的工程师（本文称作“工程师”）应批准本标准要求的任何偏差、删除、或增加。1.3高应力动态测试的实施和评估需要专业知识和经验。一个合格的工程师应直接监督现场数据的收集和测试结果的解读，这样可以预测施工时深基础的真实性能和充分性．合格的工程师应批准应用冲击力所需的设备、驱动附件、试验台、起重设备、支撑框架、模板及测试程序。1.4本标准的参考注释和脚注提供了解释材料。这些注释和脚注（不包含表格里的注释和数字）不能作为本标准的要求。“shall”表明的是一种强制性规定，而“should”指的是一种建议性规定，命令句暗示的是强制性规定。1.5SI单位中的数值应视为标准,本标准无其他测量单位.1.6所有观测及计算出的数值应符合规范D6026建立的有效数字及舍入指南.1.7本标准规定的数据收集、计算或记录的方法与这些数据在设计和/或其他用途的准确性没有直接关系，本标准获得结果的使用方法不在此范围之内。1.8本标准并不意味能解决所有与使用相关的安全问题（如有）。本标准的使用者在使用之前应建立恰当的安全及健康规范，并决定常规限制的适用性。具体的预防性陈述请参考Note4.2.参考文献2.1ASTMStandards:2C469TestMethodforStaticModulusofElasticityandPoisson’sRatioofConcreteinCompressionD198TestMethodsofStaticTestsofLumberinStructuralSizesD653TerminologyRelatingtoSoil,Rock,andContainedFluidsD1143/D1143MTestMethodsforDeepFoundationsUnderStaticAxialCompressiveLoadD3689TestMethodsforDeepFoundationsUnderStaticAxialTensileLoadD3740PracticeforMinimumRequirementsforAgenciesEngagedinTestingand/orInspectionofSoilandRockasUsedinEngineeringDesignandConstructionD6026PracticeforUsingSignificantDigitsinGeotechnicalData3.术语解释3.1定义：本标准中专业术语的一般定义，请参考术语解释D653.3.2本标准特殊术语定义3.2.1现浇桩,名词----在最终位置用水泥灌浆或混凝土建造的深基础，如钻孔竖井、螺旋钻孔桩、沉箱、螺旋灌注桩、压注柱基等。3.2.2深基础，名词--瘦长型结构部件，将部分或全部支撑负载转移至下方的土地或石块，也就是说，打入桩、现浇桩或交替性结构部件有着相似的功能。3.2.3深基础垫层，名词---嵌在深基础顶部安全帽和深基础之间的材料（通常为胶合板）。3.2.4深基础阻抗，名词--当遇到冲击时深基础产生运动阻力的一种措施。深基础抗阻可以通过动力弹性模量乘以横断面面积，由波速率除以物体。或者，阻抗可以由质量密度乘以波速率和横断面面积计算出来。Z5~EA/c!5rcA(1)Z=阻抗E=动力弹性模量A=横断面面积c=波速率r=质量密度3.2.5打入桩，名词--由预制材料制成的深基础，事先确定好形状和尺寸，并通过锤击、震动或推动典型安装。3.2.6送桩，名词--安装或测试期间在冲击设备和深基础之间的结构段。3.2.7锤垫层，名词--嵌入锤撞板和深基础顶部安全帽之间的材料。3.2.8撞击事件，名词--深基础由于撞击力引起的移动的时间段。参考图１3.2.9撞击力，名词--在应变式传感器中，撞击力由测量到的应力乘以横断面面积和动力弹性模量获得。3.2.10芯棒，名词--放置在薄外壳内部的刚性构件，允许薄段外壳的安装冲击。3.2.11撞击瞬间，名词--开始撞击时之后加速度为0时的第一时间。参考图１3.2.12质点速度，名词--当应力波经过深基础时质点的瞬时速度。3.2.13二次打击，名词或动词--之前打入桩的再次打入，通常等待期从15分钟到30天不等，甚至更久，评估初次安装后随着时间流逝极限轴向抗压静载能力的变化。3.2.14波速度，名词--应力波在深基础内传播的速度。它是深基础成分的一种特性，单向传播等于质量密度除以弹性模量得到的商的平方根。4.重要性和使用4.1根据从应力和加速度、速度及位移传感器的测量，此测试方法可得到在轴向撞击时作用在桩上的力和速度（参考图1和图2）。工程师需要根据设计原理和判断分析获得的数据并评估桩的完整性、撞击系统的性能以及作用在桩上的最大压力和张力。4.2如果在撞击瞬间产生足够的轴向运动，在评估桩侧和桩底的产生的动态土壤反应之后，工程师应分析高应力动态测试来估算极限轴向静态抗压能力（参考Note1)。影响从动态测试估测到的轴向静态压力的因素包括但不限于：1）桩机安装设备和程序。2）初始安装之后的时间。3）桩机材料特性和尺寸。4）桩机周围或下方的土壤和/或石块的类型、密度、强度、分层和饱和度。5）动态测试数据质量或类型。6）基础沉降。7）分析方法8）设计判断和经验。如果工程师对上述因素没有合适的过往经验，，那么需要根据测试方法D1143进行静载测试来核实静载力及其在桩长的分布情况。测试方法D1143提供了一种直接可靠的静载力测量方法。Note1--如果撞击运动在撞击瞬间非常小，动态测试分析需要预测极限轴向抗压静载能力。工程师需要确定确定桩的型号、形状及桩周围和下方的土壤或石块特性，它们是怎么影响桩机运动量来调动静载能力。每次撞击最小永久性纯穿透力2mm意味着在撞击瞬间有足够的运动来调动静载能力。但是，高位移打入桩可能需要更大的运动量来避免低于预估静载能力，现浇桩经常需要更多的累积永久性纯穿透力为一系列的打击实验来充分调动静载能力。静载能力也可能在桩安装后随时时间的流逝而减少或增加。静载测试和动态测试分别代表当时的测试能力。量测的极限轴向静载抗压能力与动态测试预估之间的相互关系会在使用动态二次击打测试（会导致土壤强度随着时间变化而变化）时慢慢改善。（参考6.8）Note2--尽管动态测试分析会提供桩的估算拉力（向上），但使用者应谨慎使用本标准，并保守解读从单个动态测量位置估算的侧阻力，避免桩的总估算拉力低于10m预埋长度。（桩脚附近额外的预埋传感器也能帮助提高拉力估算）如果工程师对现场和桩型以及动态测试数据拉力分析方面没有类似的经验，那么需根据测试方法D3689实施静力负载测试来核实拉力估算。测试方法D3689提供了一种直接可靠的静载拉力测量方法。Note3--此测试结果的质量取决于执行人员的能力，以及使用合适的机械和设备。满足D3740规范的机构通常可以考虑有足够的能力和客观的测试/取样/检查/等。应提醒测试方法的使用者，满足D3740规范并不意味着有可靠的结果。它取决于很多因素。D3740规范只提供了一种评估部分因素的方法，而不是全部。5.器械5.1撞击设备--高应力动态测试是对桩对作用于桩顶及同心一致长轴的撞击力时的反应的测量（参考图2及图3）。产生撞击力的设备应在撞击瞬间提供足够的能量，打入合适的桩贯入深度来调动需要的力，一般产生最大同数量级撞击力，或大于极限桩承载力（静载力+动态荷载力）。工程师可根据估算的动态分析和/或经验来批准常规的打桩锤，落锤或相似的撞击设备。撞击不能产生损害桩的动态应力，通常要低于扣除潜在的弯曲和非均匀应力后的桩材料的屈服强度（通常钢和混凝土的区服度分别为90%和85%）。工程师可能要求垫层或撞击能量的变量控制（落锤、冲程、油量设置、水压等），或者两者一起，防止整个桩测试期间桩内产生多余应力。5.2动态量测--动态量测设备应包含在桩表面外部安装或预埋到混凝土桩内部的传感器，这些传感器都可以独立测量撞击瞬间产生的应力和随时间变化产生的加速，按如图5.2.7描述，沿桩身至少固定一个特定位置。5.2.1外部传感器--对于安装在外部的传感器，桩身表面应移除任何不稳固或有害的材料，在测量位置应稳固安装至少两种类型的传感器。安装时禁止使用螺栓、螺丝钉、胶水、焊锡、焊接或类似附属物，避免穿透桩身。5.2.2埋装型传感器埋装型传感器应在桩体安装前布置，以桩体钢筋将传感器牢固地固定于桩体。当传感器接近桩体端部时，同种传感器应以桩体横截面圆心为轴对称布置。传感器沿着桩身布置，以测量桩体不同部位的受力分布，但是应该对数据进行复核。如冗余传感器（图6.9）。埋装传感器应能提供稳定的锚固。传感器与锚固不可改变桩体阻抗。5.2.3传感器准确度在适用范围内，传感器将安装和装配过程中将误差校准至3%以内。如若传感器发生故障不能正常工作，应对传感器进行更换、修理，然后再次校准或废弃。无论是安装还是埋装单个或组合装置的过程中，应保持传感器精度，避免测量值间的干扰。总而言之，应避免装配或埋装过程中的重力加速度、速率或传感器移位的影响，以便传感器直接受力并且安装所有传感器以便他们与柱体材料能最贴近的接触在一起。5.2.4应变式传感器应变式传感器应包括温差影响的修正，并且在整个操作过程中进行线性输出（特别是在粗糙表面进行装配时有-2000与+2000微应变的合理误差）。安装地点（图片4中的S和H）之间的间隔应在50mm至100mm之间，当它们被安装在柱体上时，固有频率不应超过2000Hz。5.2.4.1作为应变式传感器的备用，轴向力测量可由安装于柱端与压力装置之间或柱体横断面的测力传感器完成，然而测力传感器可能会对动力系统或动力响应产生影响。测力传感器的阻抗应为柱体阻抗的50%-200%。即便在偏心负载的作用下，输出信号应为轴力的线性比例。测力传感器与深基间的连接处的颗粒物应尽可能小，垫子应尽可能薄，以避免产生损害。5.2.5加速度感应器，速率感应器与位移感应器速率数据来自动力计量仪器将加速计数据整合为加速度信号。加速计应直接用小金属片装配于柱体表面或埋装于柱体中，加速计禁止悬挂于支架上或使用塑料固定，因为受力时易导致变形。加速计用于混凝土桩的线性系数应为1000g与1000hz。对于压电型加速计应使用交流耦合信号功率放大器，安装固定时的谐振频率应为30000hz。为了保持低频信号，时间常数最小为1s。如果使用了压阻式传感器，则谐振频率最小应为2500Hz。速率感应器与位移感应器可能会用于保存速率数据，对特定加速计提供数据支持。5.2.6组合感应器力与速率仪表可用于独立连接于桩体的感应器或作为一个整体连接于桩体的组合感应器。5.2.7感应器布置为避免桩体端部的不规则应力，感应器应布置于至少距桩体顶部和底部1.5倍桩宽，如图4-7所示。（该图例为象征性，并不排除其他布置方案）。校准传感器与桩体的长轴保持平行。安装应变式传感器时应注意抵消轴向弯曲应力，安装测力表时应注意抵消平均测量时因弯曲导致的位移。除桩体圆心处的装置以外，其他地方的传感器应以圆心为轴对称安装。安装完成后应复查传感器的位置、是否牢固以及校准。6.9小节中描述了复查对于外部与内部传感器精确度的影响。5.3信号传输线感应器输出的信号通过数据线或无线信号传输至仪器进行记录、处理与显示。媒介仪器应用于最初信号的处理转换，然后将数据传输至记录、处理与显示仪器。应避免其他电子设备对数据线的干扰。如果使用无线传输，应保证数据传输的连贯性与感应器测量的量级。5.4记录、处理与显示数据：5.4.1概括-信号将有感应器