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）。