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【实用技巧】高应变信号拟合参数调整
发布时间:2021-07-21

CAPWAP高应变信号拟合

在之前的推送中,我们简单介绍了高应变信号CAPWAP拟合流程,以及土模型,还没有学习的小伙伴可以参考我们的文章《【推荐收藏】高应变信号CAPWAP拟合流程全解》

今天通过下面的案例,我们会对计算的力和实测的力进行比较,并对Ri进行适当的调整和讨论。结论同样也适用于上行波拟合,只不过上行波的计算与实测力差值是力曲线的一半。如果是速度拟合,那么差值的符号相反,因为显示出来的速度曲线已经乘以了阻抗Z,所以也是力的单位。其中Fm表示实测的力(measured),Fc表示计算的力(computed)。

 

#01阻力偏低

如果计算的力(上行波)曲线与实测曲线在第3-Ns单元之间基本平行,如图1所示,那么说明这些单元的总阻力基本上是对的。不过,计算曲线与实测曲线的差值,d就代表着前3个单元必须有所调整。一般,我们在1,2和3单元上把静阻力增加d/3(如果是上行波就增加2d/3),就可以得到比较好的效果。

图1 力曲线拟合,前3个单元静阻力偏低

 

#02阻力偏高

在图2的例子中,6,7单元上的土阻力过高,应该把R6和R7都降低d/2(上行波拟合降低d)。

图2 静阻力偏高

 

#03局部阻力偏低

在图3的例子中,单元4到6的阻力不够,所以,RS4,RS5,RS6需要增加d1/3(上行波的话增加2d1/3)。在这几个单元增加土阻力,肯定会使得这段曲线提升,但同时,也会影响到后面的曲线。7到11单元的土阻力已经偏高了,所以必须将这几个单元的土阻力降低(d1+d2)/5(上行波拟合降低2(d1+d2)/5)。

图3 力曲线拟合显示4到6单元阻力偏低,而后面阻力偏高

 

#04静阻力偏低

在图4中,2L/C之后,计算的力偏低。需要将差值的一半(上行波拟合整个差值)加到总阻力上去,同时,桩侧阻尼需相应减少。或者,也可以增加端阻力。如果增加所有单元的土阻力,会破坏之前的拟合结果。

图4 力曲线拟合,显示侧阻力拟合良好,但总的静阻力偏低

 

#05静阻力偏高

图5显示,计算的力偏高,所以需要降低静阻力。因为拟合曲线是从大概L/C的位置分开的,所以可以降低后半部分的桩侧阻力,也可以将整个桩身侧阻力成比例减小,同时增加一定的桩侧阻尼。

图5 力曲线拟合,显示静阻力偏高

因为土阻尼的计算是用单元的速度乘以阻尼系数,所以当应力波的峰值经过某个单元时,其阻尼达到最大值。所以,阻尼力产生的影响,相比于静阻力来说,时间要短的多。阻尼力还能起到过滤高频振荡产生的偏移和拟合不好的问题。紧接着2L/C后的曲线特征是使用阻尼的最好提示:如果拟合中使用了过高的阻尼,而静阻力不够,那么计算曲线在2L/C之后会偏低。

 

#06阻尼偏低

图6中,计算力曲线在2L/C之后出现大的震荡。增加阻尼可以使得计算的力曲线平滑。因为2L/C之前的拟合已经很好了,所以阻尼应该加在桩端。如果不行的话(桩端阻尼已经很高了),那么就把阻尼加到桩侧,但侧阻力Ri就需要减小,反过来端阻力Rtoe就需要增加。RD和AF功能在这个过程中就非常有用了。

图6 力曲线拟合,阻尼偏低

 

#07阻尼不成比例

图7中,单元3和4拟合不太好,我们假设单元6以后已经没有静阻力可以转移到这里。那么,更好的,可能也是唯一的解决方案就是在单元3和4提高阻尼(可能对应一个粘土层)。如果增加3和/或4单元的静阻力,可能会导致单元5及其后的拟合质量变差。增加阻尼,阻尼乘子,阻抗或者桩侧土塞都可以改善拟合。这些工具都可以对计算数据进行局部的调整。

图7 力曲线拟合,需要局部增加阻尼,或阻尼系数,或阻抗,或桩侧土塞

弄清楚为什么使用某一个参数是非常重要的。如果有非常明显的临时土塞,导致刚度和重量增加,或者桩侧土塞值增加重量,那么使用阻抗变化是合理的。注意,阻尼如果显示为0则意味着无穷大的Smith阻尼系数。上层土静阻力较低,粘滞性较明显,则可以增加阻尼系数。在模拟桩靴的摩擦力作用时,额外的阻尼就比较有用,因为这种情况下,静阻力一般很低(甚至为零),而动阻力则比较明显。而阻尼乘子,在已知某一土层的阻尼相比其他土层明显高的时候比较有用。

 

#08(卸载)弹限调整优化曲线后部拟合

图8显示,曲线尾部计算力曲线高于实测曲线。可以通过降低弹限来优化拟合。当然了,这有可能导致前面的阻力增加,可以通过降低阻尼或者降低静阻力的方式来补偿。不过,降低卸载弹限系数CS,CT(如果他们目前取值还不是很低),或者增加卸载水平UN(如果UN还没有设置为1)可能来的会更简单一些。另外也可以尝试降低静阻力,或者改变阻尼类型选项OP或SO。

图8 力曲线拟合,可能需要降低(卸载)弹限

 

#09弹限调整使阻力影响延迟

 

图9显示,端阻力指示线A表明端阻力已在2L/C附近充分激发,如果能把端阻力延迟到B点,则拟合质量会提升。比较大的桩端弹限QT,可能达到这个目的。(很多情况下,土隙,TG,和/或桩端阻尼选项,OP=1或2,也有可能改善这种曲线的拟合。

图9 力曲线拟合,需要增加桩端弹限,将端阻力影响延迟

注:如果桩端最大位移小于弹限,那么有只要减小桩端弹限。只有当桩的位移大得多的时候,我们才会考虑降低静的或动的阻力。如果在某一单元,桩的位移远远小于弹限,那么计算的桩承载力可能会有错(静阻力未充分激发)。

 

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