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CAPWAP高應變信號擬合

在之前的推送中，我們簡單介紹了高應變信號CAPWAP擬合流程，以及土模型，還沒有學習的小伙伴可以參考我們的文章《【推薦收藏】高應變信號CAPWAP擬合流程全解》。

今天通過下面的案例，我們會對計算的力和實測的力進行比較，并對Ri進行適當的調整和討論。結論同樣也適用于上行波擬合，只不過上行波的計算與實測力差值是力曲線的一半。如果是速度擬合，那么差值的符號相反，因為顯示出來的速度曲線已經乘以了阻抗Z，所以也是力的單位。其中Fm表示實測的力（measured），Fc表示計算的力（computed）。

#01阻力偏低

如果計算的力（上行波）曲線與實測曲線在第3-Ns單元之間基本平行，如圖1所示，那么說明這些單元的總阻力基本上是對的。不過，計算曲線與實測曲線的差值，d就代表著前3個單元必須有所調整。一般，我們在1，2和3單元上把靜阻力增加d/3（如果是上行波就增加2d/3），就可以得到比較好的效果。

圖1 力曲線擬合，前3個單元靜阻力偏低

#02阻力偏高

在圖2的例子中，6，7單元上的土阻力過高，應該把R6和R7都降低d/2（上行波擬合降低d）。

圖2 靜阻力偏高

#03局部阻力偏低

在圖3的例子中，單元4到6的阻力不夠，所以，RS4，RS5，RS6需要增加d1/3（上行波的話增加2d1/3）。在這幾個單元增加土阻力，肯定會使得這段曲線提升，但同時，也會影響到后面的曲線。7到11單元的土阻力已經偏高了，所以必須將這幾個單元的土阻力降低（d1+d2）/5（上行波擬合降低2（d1+d2）/5）。

圖3 力曲線擬合顯示4到6單元阻力偏低，而后面阻力偏高

#04靜阻力偏低

在圖4中，2L/C之后，計算的力偏低。需要將差值的一半（上行波擬合整個差值）加到總阻力上去，同時，樁側阻尼需相應減少。或者，也可以增加端阻力。如果增加所有單元的土阻力，會破壞之前的擬合結果。

圖4 力曲線擬合，顯示側阻力擬合良好，但總的靜阻力偏低

#05靜阻力偏高

圖5顯示，計算的力偏高，所以需要降低靜阻力。因為擬合曲線是從大概L/C的位置分開的，所以可以降低后半部分的樁側阻力，也可以將整個樁身側阻力成比例減小，同時增加一定的樁側阻尼。

圖5 力曲線擬合，顯示靜阻力偏高

因為土阻尼的計算是用單元的速度乘以阻尼系數，所以當應力波的峰值經過某個單元時，其阻尼達到最大值。所以，阻尼力產生的影響，相比于靜阻力來說，時間要短的多。阻尼力還能起到過濾高頻振蕩產生的偏移和擬合不好的問題。緊接著2L/C后的曲線特征是使用阻尼的提示：如果擬合中使用了過高的阻尼，而靜阻力不夠，那么計算曲線在2L/C之后會偏低。

#06阻尼偏低

圖6中，計算力曲線在2L/C之后出現大的震蕩。增加阻尼可以使得計算的力曲線平滑。因為2L/C之前的擬合已經很好了，所以阻尼應該加在樁端。如果不行的話（樁端阻尼已經很高了），那么就把阻尼加到樁側，但側阻力Ri就需要減小，反過來端阻力Rtoe就需要增加。RD和AF功能在這個過程中就非常有用了。

圖6 力曲線擬合，阻尼偏低

#07阻尼不成比例

圖7中，單元3和4擬合不太好，我們假設單元6以后已經沒有靜阻力可以轉移到這里。那么，更好的，可能也是唯一的解決方案就是在單元3和4提高阻尼（可能對應一個粘土層）。如果增加3和/或4單元的靜阻力，可能會導致單元5及其后的擬合質量變差。增加阻尼，阻尼乘子，阻抗或者樁側土塞都可以改善擬合。這些工具都可以對計算數據進行局部的調整。

圖7 力曲線擬合，需要局部增加阻尼，或阻尼系數，或阻抗，或樁側土塞

弄清楚為什么使用某一個參數是非常重要的。如果有非常明顯的臨時土塞，導致剛度和重量增加，或者樁側土塞值增加重量，那么使用阻抗變化是合理的。注意，阻尼如果顯示為0則意味著無窮大的Smith阻尼系數。上層土靜阻力較低，粘滯性較明顯，則可以增加阻尼系數。在模擬樁靴的摩擦力作用時，額外的阻尼就比較有用，因為這種情況下，靜阻力一般很低（甚至為零），而動阻力則比較明顯。而阻尼乘子，在已知某一土層的阻尼相比其他土層明顯高的時候比較有用。

#08(卸載)彈限調整優化曲線后部擬合

圖8顯示，曲線尾部計算力曲線高于實測曲線。可以通過降低彈限來優化擬合。當然了，這有可能導致前面的阻力增加，可以通過降低阻尼或者降低靜阻力的方式來補償。不過，降低卸載彈限系數CS，CT（如果他們目前取值還不是很低），或者增加卸載水平UN（如果UN還沒有設置為1）可能來的會更簡單一些。另外也可以嘗試降低靜阻力，或者改變阻尼類型選項OP或SO。

圖8 力曲線擬合，可能需要降低（卸載）彈限

#09彈限調整使阻力影響延遲

圖9顯示，端阻力指示線A表明端阻力已在2L/C附近充分激發，如果能把端阻力延遲到B點，則擬合質量會提升。比較大的樁端彈限QT，可能達到這個目的。（很多情況下，土隙，TG，和/或樁端阻尼選項，OP=1或2，也有可能改善這種曲線的擬合。

圖9 力曲線擬合，需要增加樁端彈限，將端阻力影響延遲

注：如果樁端最大位移小于彈限，那么有只要減小樁端彈限。只有當樁的位移大得多的時候，我們才會考慮降低靜的或動的阻力。如果在某一單元，樁的位移遠遠小于彈限，那么計算的樁承載力可能會有錯（靜阻力未充分激發）。