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由基桩和桩顶的承台构成的桩基础工程主要承载上部建
筑荷载力并有效传递到深层地下，是整个工程中较为重要的
部分，其涉及建筑主体的安全，其质量管控不容忽视。
预应力管桩采用高压、高温、蒸汽养护等技术手段，应
力强度可达到C80以上，而且承载能力强、施工效率高、成
本低、养护周期短、成桩质量可靠，目前应用极为广泛。高
应变检测法根据一维纵波理论，计算出桩模型和桩土体系简
化，所有计算结果是基于桩 –土模型和测量参数的设定，高
应变法的计算结果具有多解性，因此，需要动静对比，进一
步验证计算结果的准确性。
1 高应变检测原理及特点
高应变检测基于应力波理论，依据一维应力波弹性传播
原理，假定桩周土介质均匀，桩身为弹性直杆件，且具有一维、
杆件材料和杆截面应力均匀连续、各向同性的属性，采用重
锤冲击桩顶，获得较高的冲击能量，使桩土间相对位移量能
够满足测量要求，桩周土摩阻力及桩端支承力通过重锤力的
激发，利用传感器获取基桩竖向抗压承载力，从而对桩身质
量完整性进行评判。再利用计算机辅助系统拟合计算实测波
形分析得到基桩周、周土力学参数、桩端土阻力分布以及荷载 –
沉降曲线（ Q-s曲线）。
通常，假定基桩是1个材质均匀、等截面的直杆，杆周围
摩阻力忽略不计，直杆截面面积为 A，直杆材料弹性模量为 E，
密度为 ρ，时间为 t，当杆在轴向力作用下沿 x轴方向发生纵
向位移 μ，设定在杆件受压时，应变及各种力为正，速度、位
移、加速度等参数定义为与 x轴同方向为正，可以得到一维应
力波动方程 ：
0 2
2 2
2 2 =
∂ ∂ −
∂ ∂
x c t
μ
μ （1）
式中， c ρ
E = ，为应力波沿杆竖向传播速度。
一维波动方程的求解主要有分离变量法和达朗倍尔解法。
分离变量法表达了一维弹性杆纵向振动的特性，获得的解称
为振动解 ；达朗倍尔解法表达了应力波在一维弹性杆中的传
播规律，应力波一维方程的经典解。
高应变法测试系统主要包括锤击设备、加速度传感器、
应变传感器以及动测仪系统（信号采集模块）、计算机辅助数
据处理系统等构成。测量时，在距桩顶 2倍桩径处，对称安装
传感器，这些传感器通过传输电缆连接到高应变测试仪，用
于记录重锤击撞桩产生的应变、加速度等信号。在通过计算
机辅助系统进行信号滤波、放大、积分变换等处理，获得速度、
应力等信号，再将这些信号参数采用曲线拟合，获得 Q-s曲线、
速度曲线、时程曲线等，或者采用锤击贯入法、打桩公式法、
实时分析法（CASE 法 ）、Smith 波动法、静动法等方法计算分
析桩身单桩承载力和结构完整性，以避免因施工条件、地质
条件造成的桩基缺陷。
2 单桩静载试验法
最为直观和简便有效的承载力检测方法即为单桩静载试
验法，主要分为单桩竖向抗拔静载和抗压静载、单桩水平荷
载等试验。JGJ 106—2014《建筑基桩检测技术规范》中规定 ：
甲级设计应采用单桩静载试验对单桩竖向极限承载力进行检
测。单桩竖向静载荷试验原理为在桩顶部逐级施加竖向压力，
连续对桩顶部随时间产生沉降进行观测记录，从而确定检测
的单桩竖向抗压承载力符合设计要求，其实质是对基桩荷载
与沉降关系进行对比分析，可用来检测基桩破坏的形式及承
载的能力。 PHG管桩荷载传递机理是若干根预应力管桩与承
台连接成共同体，承受上层建筑物全部荷载。传递路线为 ：
上部结构物荷载→地基→承台→预应力管桩。预应力管桩竖
向承载力特性计算公式为 ：
Q
Q
T
1
4A
q
UL
q
Q
Q
P +
=
+
= （2）
式中 ： QS为基桩总摩擦阻力（ kN）； QP为基桩端总阻力
（kN）； qs为桩侧摩阻力（kPa）； qp为基桩端阻力（kPa）； U
为桩身截面周长（ m）；
预应力管桩高应变法和单桩静载试验对比分析（论文）.pdf
