桥梁基础工程(工程硕士).ppt
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桥梁基础工程,西南交通大学土木工程学院岩土工程系,课程主要内容,1.基础工程概述,2.桩基础的基本理论、方法及应用,3.桩的现场试验及检测方法,4.有限元法在桩基受力变形分析中的应用,1.基础工程概述,1.1基础的作用和特点,1.3对基础的要求,1.2基础的分类,1.4基础工程的发展概况,1.1基础的作用和特点,基础的作用是将结构所受外力传入地基，并保证地基不发生破坏和产生过大的变形。
（1）上部结构-基础-地基系统中的重要组成部分。
（4）属隐蔽性工程，出现问题难以补救。
（3）对整个工程的工期和造价可产生较大的影响。
（2）与地基直接接触而使其行为十分复杂，与岩、土的联系密切。
桥梁基础,1.2基础分类,明挖基础,桩基础,沉井基础,房建基础,独立基础,条形基础,筏形基础,箱形基础,桩基础,沉井基础,地下连续墙基础,壳形基础,
（1）相比之下，房建基础的类型更为丰富。
（2）无论是桥梁还是房建，桩基础因承载力高，沉降小，因此应用十分广泛，尤其是在大型建筑结构中。
独立基础,墙下条形基础,柱下条形基础,十字交叉基础,筏形基础（梁板式）,箱形基础,壳体基础（正圆锥壳）,桩基础,沉井基础,地下连续墙基础,沉井平面长69m，宽51m，下沉深度为58m，相当于9个半篮球场大的20层高楼埋进地下。
世界上最大的沉井江阴长江公路大桥锚碇。
国内最大的水中沉井基础（泰州长江大桥）（58m44m）,强度：
保证基础结构不发生破坏。
刚度：
保证荷载的良好传递、分配，降低地基沉降的不均匀性。
1.3对基础的要求,一是满足地基承载和变形的要求，二是基础自身强度和刚度的要求。
承载力：
地基不发生破坏。
变形：
地基不能产生过大的变形（如沉降、不均匀沉降、倾斜等）。
稳定性：
不会在外荷载作用下发生浅层和深层滑移。
1地基,2基础,1.4基础工程的发展概况,1936年，成立国际土力学与基础工程学会，基础工程成为一门学科。
1937年，茅以升主持修建钱塘江大桥，采用沉箱基础。
1957年，建成武汉长江大桥，采用管柱基础。
1968年，建成南京长江大桥，采用气筒浮运沉井、沉井套管柱基础。
1999年，建成江阴长江公路大桥，其沉井基础（锚碇基础）为世界之最。
2008年，建成苏通大桥，其桩基的规模为世界之最。
总结,
（1）基础的规模（尺寸）不断增大，施工技术发展迅速。
（2）理论落后于实践，计算理论的水平仍需提高。
2.桩基础的基本理论、方法及应用,2.1单桩轴向抗压承载力的确定,2.4群桩基础的承载力,2.5桩基沉降计算,2.6桩基沉降的预测方法,2.7压力灌浆技术在桩基工程中的应用,2.8大直径超长钻孔灌注桩在桥梁工程中的应用,2.2桩的抗拔承载力,2.3桩的水平承载力,与浅基础相比，桩基础将荷载传至更深、范围更大的土层来承受，因此能提供更高的承载力，并降低沉降。
为什么桩基础较浅埋基础具有更高的承载力、更低的沉降？
浅基础,桩基础,单桩承载力,轴向抗压,2.1单桩轴向抗压承载力的确定,轴向抗拔,横向受力,
（1）地基土（岩）对桩的支承能力达到极限；,2.1.1单桩竖向极限承载力,两种破坏形式,通常，桩的承载力取决于土（岩）对桩的支承能力。
（2）桩身强度达到极限。
而土（岩）对桩的支承能力来源于桩侧摩阻力、桩端阻力。
基础及地基在保证不发生破坏、不产生过大变形时，能够承受的最大外荷载。
2.影响因素,
（1）桩侧土（岩）层分布与性质,桩侧土的强度与变形性质直接影响桩侧阻力的大小及分布，从而影响到单桩的承载力。
湿陷性、液化、欠固结等常会降低桩侧阻力，甚至出现负摩阻力。
（2）桩端土（岩）层的性质,桩端持力层直接影响端阻的大小及沉降量。
低压缩性、高强度的砂、砾、岩层等是理想的高端阻的持力层，而高压缩性、低强度的软土几乎不能提供端阻。
1.极限承载力（按土（岩）阻力）,极限承载力=极限侧阻力+极限端阻力,（3）桩的几何特征及强度,包括桩的截面尺寸及形状、长度等。
对柱桩，强度常会成为桩承载力的控制因素。
（4）成桩效应,挤土桩、非挤土桩、部分挤土桩三种主要成桩工艺的成桩效应是不同的。
通常，饱和土的成桩效应大于非饱和土，群桩大于单桩。
（5）施工因素的影响,灌注桩成孔对周围土体扰动及松弛效应，会降低侧阻。
因清孔不彻底，桩底虚土、沉渣降低端阻。
护壁泥浆形成的泥皮降低侧阻。
砂土中打（压、振）入预制桩，因挤密作用可提高桩的侧阻、端阻。
打入桩,钻孔桩,冲孔桩,3.侧阻、端阻的发挥,
（1）侧阻先于端阻发挥出来。
（2）侧阻完全发挥所需的桩-土间相对位移较小，而端阻完全发挥所需的相对位移较大。
包树黄河大桥试桩直径1.8m，长90m,2.1.2按承载特性进行桩的分类,1.铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005J464-2005）,摩擦桩：
在承载力极限状态下，桩底位于较软土层，轴向荷载由侧阻和端阻承担，且桩侧阻力在其中起主要支承作用。
轴向荷载几乎完全由侧阻承担时，称为纯摩擦桩。
柱桩：
在承载力极限状态下，桩底支于坚硬土层（岩层），轴向荷载几乎全由桩端阻力承担。
端承型桩：
在承载力极限状态下，轴向荷载主要由桩端阻力承担。
全部由端阻承担时，称为端承桩；桩侧承担少部分时，为摩擦端承桩。
摩擦型桩：
在承载力极限状态下，轴向荷载主要由桩侧阻力承担。
全部由侧阻承担时，称为摩擦桩；桩底承担少部分时，为端承摩擦桩。
2.建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）,2.1.3单桩承载力的计算方法（规范中的经验公式法）,单桩承载力的确定方法,原型试验法（现场试验）,理论计算法,利用原位测试结果进行推算,经验法,1.铁路桥涵地基和基础设计规范中桩的容许承载力,打入、振动下沉、桩尖爆扩桩,钻（挖）孔灌注桩,
（1）摩擦桩,侧阻,端阻,侧阻,端阻,安全系数,安全系数,端阻,
（2）柱桩,2.建筑桩基技术规范中桩的极限承载力,d800mm的桩,侧阻,端阻,d800mm的桩,侧阻折减系数,端阻折减系数,支承于岩石上的打入、震动下沉桩（包括管柱）,支承于岩石层上与嵌人岩石层内的钻（挖）孔灌注桩及管桩,端阻,端阻（嵌固段）,通过建立微单元平衡方程（竖向）,2.1.4桩-土体系的荷载传递,研究竖向荷载作用下桩侧摩阻、桩身轴力、位移的分布情况。
得到侧摩阻力与轴力的关系,侧摩阻力的直接量测很困难，应用上式，可通过量测轴力得到摩阻力的分布形式。
轴力,摩阻力,振弦式应变计,2.1.5负摩擦桩,危害：
承载力下降，沉降增大。
原因：
桩侧土的竖向位移大于相应的桩的位移。
软土、湿陷性黄土、欠固结土；,桩周地面大面积堆载；,地下水位下降等。
负摩阻力：
与桩的轴向荷载方向相反的桩侧摩阻力。
内江巨腾国际项目填土桩基,2.2桩的抗拔承载力,1.单桩抗拔试验,2.经验公式法,单桩,抗拔系数,承受较大的水平荷载的桩基,抗浮桩,锚桩,桩承受竖向拉拔荷载的能力。
主要针对：
慢速荷载维持法,等时间间隔法,连续上拔法,循环加载法,群桩整体破坏,抗拔试验,2.3桩的水平承载力,2.3.1水平荷载作用下单桩的工作特点,2.3.2单桩水平荷载试验,竖直单桩的水平承载力远小于竖向承载力。
单桩水平承载力的大小主要取决于桩身的强度、刚度、桩周土的性质、桩的入土深度及桩顶约束条件等。
1.试验装置,2.试验加载方法,3.终止加载条件,单桩水平荷载试验,试桩（帽）,千斤顶,反力梁,反力桩,4.水平承载力的确定,临界荷载,极限荷载,2.4.1群桩的工作特点,2.4群桩基础的承载力,结论,
（2）承台下土的无分担作用。
1.柱桩（端承桩）基础,
（1）群桩基础承载力为各单桩承载力之和。
（2）群桩基础的沉降与各单桩沉降量相等。
（1）桩底压应力不叠加;,特点,
（1）桩底压应力的叠加效应,2.摩擦群桩基础,桩间距较大时,应力不叠加,桩间距较小时,
（2）群桩对桩间土性质的影响,砂土：
预制桩沉桩过程中，砂土变得密实，侧摩阻力及端阻提高。
粘土：
预制桩沉桩过程中，扰动土体，使侧摩阻力降低。
桩间距较大时,桩间距较小时,应力叠加,（3）承台的分担作用,叠加效应使桩基的承载力降低，沉降加大。
低承台桩基的承台可分担部分荷载。
在设计时应选择合理的桩间距。
2.4.2群桩基础的承载力,除单桩进行承载力检算外，还需将群桩基础作为一个实体基础进行检算。
1.铁路桥涵地基和基础设计规范,作用在桩基底面的竖向力,对承台底面桩基重心的弯矩,桩底处的地基承载力（按浅基计算）,实体基础底面的面积、截面模量,承台效应,实际上是为计算方便，忽略了群桩效应（Sa3d），但考虑了承台的作用。
2.建筑桩基技术规范中复合基桩的极限承载力,单桩承载力特征值,安全系数，取为2,
（1）由单桩极限承载力计算承载力特征值。
（2）由单桩承载力特征值计算复合基桩的承载力。
基桩：
群桩中的一根桩。
复合基桩：
考虑了承台效应的基桩。
2.4.3群桩软弱下卧层的承载力计算,为减小桩长节约投资，或由于穿透硬层困难，可能会将桩端设置于存在软弱下卧层的有限厚度硬层上。
2.5桩基沉降计算,对高速铁路中的桥梁基础，及高层建（构）筑物来说，起控制作用的往往是基础的沉降变形，而不是承载力。
（1）保证线路的平顺性，不至对线路高程进行过大的调整。
1.沉降变形类型（铁路桥梁）,沉降变形的期间：
墩台施工完成到桥梁施工完成。
（1）单独墩台（基础）的沉降；,
（2）相邻墩台的沉降之差。
2.控制沉降变形的目的,
（2）对超静定结构，保证不因沉降在结构内产生过大的附加应力。
2.5.1概述,3.墩台沉降量及沉降差的容许值,新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定,新建时速300500公里客运专线铁路设计暂行规定,铁路桥涵地基和基础设计规范,
（1）桩的沉降=桩自身的变形+桩底以下土层的压缩（摩擦桩）,
（2）活载作用下所产生的变形是瞬间的、弹性的，可以恢复，故计算沉降变形时只考虑恒载的作用。
5.沉降的计算方法,4.沉降计算的基本原理及原则,较小（钢筋砼的弹性模量30000MPa）,较大（土的压缩模量数十数百MPa）,沉降确定方法,现场试验,理论方法,经验方法,数值计算方法,即：
桩的沉降通常取决于土层（岩）的性质。
6.沉降计算模型,
（1）桩周围的土体可用一系列独立的弹簧来模拟，如荷载传递法中；均质的弹性半无限体，如弹性理论法中；或按实际的土层进行计算，如有限元等数值方法中。
桩基的沉降与周围土层及其性质密切相关，因此合理模拟土层是沉降计算的重要前提。
（2）土体可看作：
弹性的、弹塑性的、粘性的等。
2.5.2单桩沉降计算,传递函数法,桩侧阻力的传递函数,Kezdi法（1957）,反映土的类别及性质的参数,极限侧摩阻力时的位移,1.荷载传递法,优点：
计算较为简单。
缺点：
合理的传递函数难以确定。
2.弹性理论法,
（1）基本假定,土为均质、各向同性的弹性半无限体；桩侧完全粗糙，即桩、土之间沿切向无相对位移。
桩侧单位剪应力在桩侧产生的竖向位移,桩底单位正应力在桩侧产生的竖向位移,桩侧最终位移为,以矩阵形式表示为,
（2）土的位移方程,（3）桩的位移方程,由桩微单元的平衡方程可得,用差分法，可得,（4）建立求解方程,相容条件,假设桩、土之间无相对位移,优点：
较用弹簧模拟土层作用更符合实际。
缺点：
计算较为复杂；无法模拟多种土层。
对群桩基础，可采用叠加法计算。
2.5.3等代基础法计算群桩基础沉降,群桩基础的沉降计算较单桩复杂得多。
在实际应用中，多将群桩基础简化为等代实体基础，按类似于浅埋基础中的分层总和法计算。
1.铁路桥涵地基和基础设计规范的计算方法,基底处的附加应力,压缩模量,平均附加应力系数,经验修正系数,土层到基底的距离,2.桥规计算方法的合理性分析,
（1）忽略了桩基础自身变形对沉降的影响。
通常是合理的。
（2）在确定基底以下土层的压缩，需计算土层中的附加应力时，采用了Boussinesq（布氏）解。
Boussinesq（布氏）解：
弹性半无限体表面作用竖向集中力时，地基内的位移及应力解。
Mindlin（明氏）解：
弹性半无限体表面以下一定深度处作用竖向集中力时，地基内的位移及应力解。
为计算在桩侧摩阻力、桩底压力作用下，桩底以下土层中的应力，显然采用明氏解更为合理。
j,i的计算方法,第j层土的第i个分层,3.建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）桩基沉降计算方法,所有桩在土层中产生的竖向附加应力,桩侧摩擦力,桩底压力,Q,l,底端作用力,侧面力（均匀分布）,侧面力（三角形分布）,附加应力,对所有的桩求和,桩底压力产生的附加应力,桩侧摩擦力产生的附加应力,应力影响系数,桩端阻力比（现场实测资料确定）,均布侧阻在总侧阻中的比例,4.建筑桩基技术规范桩基沉降计算方法（桩距小于6倍桩径时）,经验修正系数,按布氏解得到的基础沉降,用明氏解对布氏解进行的修正,2.6桩基沉降的预测方法,预测桩基沉降的发展过程、最终沉降量及沉降稳定时间，满足对工后沉降的要求，为后续工作提供依据。
1.目的和意义,2.预测方法,
（1）理论计算法,通过建立合理的力学计算模型，采用可靠的力学参数，通过计算可确定桩基础的整个沉降过程。
例如，对软土，可建立相应的固结模型，通过计算可得到沉降-时间关系。
优点：
不需进行现场量测，成本较低。
缺点：
计算结果的准确性依赖于计算模型的合理性及计算参数的准确性。
2.6.1概述,
（2）通过沉降实测数据进行预测,通过建立数学模型，根据当前的沉降量测数据，对沉降以后的发展过程进行预测。
可分为：
静态法：
如双曲线法、指数曲线法等。
动态法：
如灰色理论法、神经网络法等。
2.6.2静态预测法,选择与沉降过程特征相近的曲线形式，由现有量测数据确定其中的参数，从而得到整个沉降过程。
（1）递增；
（2）变形速率由大到小，沉降最终趋于稳定。
沉降曲线特点,双曲线：
双曲线预测法的计算原理,指数曲线：
计算中采用的起始时间,起始时间时的沉降值,待定参数,
（1）上式可等价地写为,Y,X,Y=a+bX,
（2）由现有的在t0、t1、t2、tm观察值S0、S1、S2、Sm可得到m个线性方程,Y0=a+bX0,Y1=a+bX1,Ym=a+bXm,（3）应用最小二乘法可求得系数a、b。
（4）将求得的系数a、b代回原式，可求得任意时刻t及最终的沉降量。
实测结果,预测曲线,2.7压力灌浆技术在桩基工程中的应用,2.7.1灌浆法简介,1.目的,
（1）加固补强；
（2）防渗堵漏；（3）建筑纠偏。
2.加固地基土（岩）的方法,
（1）渗入性灌浆：
在压力作用下，浆液渗入颗粒间的孔隙，凝固后将颗粒粘结，提高地基强度及抵抗变形性能。
适用于粗颗粒土。
（2）压密灌浆：
在钻孔内通过高压将浓稠水泥浆压向土层，对土层进行挤密。
用于增强和纠偏。
（3）劈裂灌浆：
通过高压在土中形成裂纹，并使浆液渗入。
3.浆材,水泥、粘土、各类化学浆液等。
2.7.2压浆技术在桩基工程中的应用,1.目的,提高桩基承载力，降低沉降。
2.作用机理,
（1）通过渗入性灌浆改善灌注桩侧、桩底土层的性质，压密灌浆改善桩底土的性质。
（2）通过灌浆清除灌注桩桩侧泥皮，增强桩-土间的联结；清除桩底沉渣，提高桩底的承载特性。
桩侧,封闭式,3.压浆方式,桩端,桩侧+桩端,开放式,桩,浆液凝固体,2.7.3桩的压浆工艺,1.灌浆设备,2.灌浆材料,水泥（+膨润土+缓凝剂混合）浆液）。
3.灌浆流程,压浆管,压浆设备,端阻-位移,平均侧阻-位移,2.7.4压浆效果,苏通大桥试桩，长125m，桩径2.5m，桩底压浆。
2.8大直径超长钻孔灌注桩在桥梁工程中的应用,2.8.1大直径超长桩,超长桩：
长径比100（？
）或长度50m（？
）,大直径：
桩径0.8m（建筑桩基规范）（？
）,2.8.2特点及难点,1.设计,
（1）桩基承载力及变形特性的确定；,
（2）桩基沉降预测及控制；,（3）桩基结构内力及变形计算。
2.施工,
（1）施工区常处于水深、流速大、航道繁忙的水域。
（2）成孔需大型钻机。
KPG3000A：
孔径1.56.0m（一般土层），1.53m（岩层），最大深度130m。
KTY4000：
孔径4m，最大深度130m。
KPG3000A全液压钻机,KTY4000全液压钻机,（3）清孔不净，沉渣影响桩的承载力。
采用桩底压浆技术提高承载力性能。
（4）承台大体积混凝土浇筑。
3.成孔质量检查,
（1）孔径；
（2）孔深；（3）孔位；（4）倾斜度；（5）沉渣厚度；（6）清孔后泥浆指标。
4.桩身混凝土质量检测,采用声波透射法。
5.单桩竖向承载力的现场试验确定,多采用自平衡法。
3.桩的现场试验及检测方法,3.1单桩竖向抗压静载试验,3.2桩承载力的自平衡法,3.3声波透射法,3.4反射波法（低应变法）,3.5高应变法CASE法,3.1单桩竖向抗压静载试验,3.1.1试验目的和方法,1.试验目的,
（1）获得桩的沉降-荷载曲线，并由此确定桩的极限承载力等承载特性，以及桩的沉降特性。
（2）获得沿桩长的轴力分布情况，进一步得到侧摩阻力的分布及端阻力的大小。
2.试验设备及元件,
（1）反力系统：
主梁、锚固系统（专用或借用工程桩）或堆载；,
（2）加载系统：
千斤顶，精密压力表；,（3）沉降量测设备：
基准梁、百分表；,（4）应变量测元件及仪器：
振弦式应变计（光纤）及量测仪。
应变计布置图,千斤顶,主梁,次梁,支墩,试桩,锚桩,锚索,千斤顶,试桩（帽）,基准梁,百分表,单桩静载试验,振弦式应变计,3.试验原理及过程,
（1）采用千斤顶分级加载。
（2）每级荷载施加后，用百分表定时量测沉降量。
沉降稳定后，量测桩身应变，然后施加下一级荷载。
（3）沉降无法稳定或超过规定限值时，停止加载。
（4）逐级卸载。
4.试验成果,
（1）桩顶沉降-荷载曲线；,极限承载力,
（2）桩身轴力分布图；,桩侧摩阻力分布图,桩底端阻力,桩侧摩阻力,桩周长,陡变型：
曲线明显发生下降的起始点。
缓变型：
取s=40或0.05D（大直径桩，桩端直径）所对应的荷载。
极限荷载的确定,陡变型,缓变型,
（1）所有试桩的极差不超过平均值的30时，取平均值为单桩竖向抗压极限承载力。
（2）极差超过平均值的30，应分析极差过大的原因，结合工程具体情况综合确定，必要时增加试桩数量；,（3）对桩数为3根或3根以下的柱下承台，或工程桩抽检数量少于3根时，应取低值。
建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）,沉降-荷载曲线,冲孔灌注桩，长22m，桩径0.8m,轴力图,摩阻力,轴力图,3.2桩承载力的自平衡法,1.基本原理和方法,通过荷载箱的加载，可得到上段桩和下段桩的极限承载力，二者之和即为整根桩的承载力。
2.荷载箱的位置,
（1）需确定整个桩的承载力时，应尽量使上、下段同时达到极限荷载。
（2）按试验目的，置放在不同位置。
3.优点及缺点,
（2）可用于水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩、斜桩、嵌岩桩、抗拔桩等，这些都是传统试桩法难以做到的。
（1）适用于大型桩。
（3）试验费用通常较高（荷载箱是一次性的）。
端阻侧阻,端阻侧阻,抗拔,扩底抗拔,端阻侧阻,嵌岩段阻力,桩顶低于地面,逐段浇筑测试,多箱测试,（4）需准确预估桩的阻力。
5.实例,自平衡法与静载试验结果的对比（桩长63m，桩径0.8m）,4.转换后的单桩极限抗压承载力为,修正系数K1，是因为上段向下的桩侧摩阻力（试验时的试桩）小于向下的摩阻力（实际的工程桩）。
试验结果,转换后,桩长60m，桩径2.8m。
润扬长江公路大桥南汊桥南塔基础,3.3声波透射法,声波发射,
（1）声波在混凝土中的传播速度一般在30004200m/s之间。
1基本原理,
（2）传播途径上遇混凝土裂缝、夹泥、密实度差时，部分声波绕过缺陷前进，传播时间延长，波速减小。
（3）有空洞时产生反射和散射，波的振幅减小。
声波接收,桩身质量及缺陷,波速,波幅,波型,发射,接收,2测管布置及测试设备,
（1）测管布置,检测范围,测管可钢管或塑料管，内径50-60mm，下端封闭，注满水或油作为耦合剂。
（2）检测仪,声波脉冲发生仪、发射及接受探头、信号处理及显示设备。
声波透射法测试现场,3检测结果及分析,
（1）波速,测管外壁距离,修正后的声时,
（2）波形及波幅,完整,缺陷,3.4反射波法（低应变法）,3.4.1试验方法和设备,桩顶瞬态冲击力,桩底或桩身缺陷,桩顶振速-时间等曲线,向下传播,向上反射,传感器接收,反射波形、传播时间、波速,桩长、完整性、桩底情况,手锤或力棒,对桩的完整性（即有无缺陷）、桩长、桩底情况等进行检验。
89,3.4.2基本测试原理与波形分析,1广义波阻抗及波阻抗界面,在分析时，将桩简化为一维杆件。
广义波阻抗,桩身介质密度,桩截面,弹性模量,弹性波波速,波阻抗比,当桩身的几何尺寸或材料的物理性质发生变化时，则相应的、E、C、A发生变化，其变化发生处称为波阻抗界面。
2应力波在阻抗界面处的反射与透射,振动速度,应力,入射,反射,透射,在与传播方向垂直的波阻抗界面处，根据应力波理论，由连续性条件和力的平衡关系有,反射速度,透射速度,反射系数,透射系数,与入射方向始终相同,3波在桩中的传播及测试波形分析原理,
（1）测试内容,桩身,桩长,桩身断裂,径缩、夹泥、离析,桩底,截面变化（增大或减小）,局部缺陷,反射波,传播时间,振动速度的方向,支承情况,截面变化,
（2）完整桩的测试原理,n=Z1/Z21,F0,VR与VI同号,因透射、几何扩散、桩材料吸收、桩中缺陷等因素而衰减,出发,返回,时间可知,桩顶振动的速度-时间曲线,同向反射,桩底持力层为土层时,桩顶,同向反射,传播速度,桩长,或,桩底持力层为坚硬岩石时,n=Z1/Z21,F0,VR与VI反号,反向反射,桩顶,n=Z1/Z2=1,F=0,VR=0,无反射,桩顶收不到反射信号,传播速度（桩长）的确定,无反射,反向反射,4桩身变化及缺陷分析,当桩身截面尺寸、混凝土性质发生改变时，导致相应的阻抗发生变化，故在此处产生透射波和反射波，后者向桩顶传播，前者继续向桩底传播，并最终反射到桩顶，故最终在此时段内，桩顶会收到两个以上的反射波。
n=Z1/Z21,F0,桩顶,反射,桩底,透射,反射,桩顶,桩身断裂时，则波直接返回到桩顶，不再向桩底传播。
n=Z1/Z2,E20,T0,F=-1,桩顶,完整反射,无透射,T=0,停止向桩底传播,断桩处,96,
（1）桩身断裂（断桩处波阻抗为0）,n=Z1/Z2,F=-1,VR=VI,E20,T=0,VT=0,断桩处,同向反射,断桩位置,无透射,桩顶,实际桩长无法确定,
（2）截面增大（变化处波阻抗增大）,n=Z1/Z21,F0,VR、VI反号,T0,VT0,反向反射,桩底,透射,反射,桩顶,桩顶,（3）截面减小、局部断裂（变化处波阻抗降低）,n=Z1/Z21,F0,VR与VI同号,T0,VT0,同向反射,桩底,透射,反射,桩顶,桩顶,截面变化处的位置,桩长,（4）桩身局部缩径、夹泥、离析（变化处波阻抗降低）,特点,
（1）在一个周期内，可收到3个反射波。
（2）第一个反射波同号，第二个反号，第三个同号。
（3）在实际测试中，第一、第二个反射波不容易分辨开。
3.5高应变法CASE法,3.5.1试验方法和设备,桩顶瞬态激振,桩身上行波、下行波,桩顶附近轴力和振动速度时程曲线,桩的极限承载力和桩身质量,确定桩的极限承载力，检测桩身质量。
重锤,传感器和分析仪,1.方法,2试验设备,
（2）传感器,
（1）重锤,一般为桩重的1/101/8，对地质情况较好的桩，锤重大约为预估承载力的1%。
应力（应变）传感器、加速度（速度）传感器。
（3）数据采集和分析设备,美国桩基动力公司的PDA,荷兰富国公司,瑞典桩基开发公司的PID,国产软件设备,102,桩身截面的轴向位移,3.5.2测试原理,1一维波动方程,将桩身看作为一根一维弹性杆，其一维波动方程为,波速,下行波,上行波,2桩的承载力计算公式,桩顶振动速度（力）,下
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