文档介绍：桩的低应变检测
检测单桩的完整性,检查是否存在缺陷以及缺陷位置,定性判别缺陷的严重程度(但对缺陷位置不能作定量判别)
1)桩顶击发一压缩波,并向下传播,当遇到波阻抗界面(接桩部位、扩径缺陷,桩尖)压缩波即反射回来。将桩顶接受到的各种反射波与击发波比较,根据时间差及频谱特性即可判断波阻抗界面的性质。
桩顶激发可以是瞬态激发(如冲击)也可以是稳态激发,输入某一频率振动测得振幅,,然后改变激振频率,记录各频率的振幅,并绘制频谱图即可分析。
波在两个阻抗变化截面(扩径)自由桩中的特征线传播图示
桩的低应变检测
2)基本公式
,式中:
C——压缩波在桩身中传播速度
L——桩顶至反射界面的距离
t——压缩波自桩顶激发,传至反射界面后,反射回桩顶所需时间
由此可知,如能测到弹性波的传输时间,当波速已知时,即可确定反射波的位置;反之,如桩长已知,,即可测到砼波速。
出现反射波的存在反射条件是:也即在界面二侧的波阻抗不一致,波阻抗的定义是:
3)反射波信号采集及分析
在桩顶安置加速度计,并加以固定。一般可用螺丝、黄油、橡皮泥等方法处理,切忌用手固定。桩顶表面要平整,可进行适当的打磨处理。传感器放置的位置宜在中心至边缘的1/2处,对于PHC 桩,宜在管壁中心。
低应变检测的一个关键是弹性波的激发。常用的激发工具是铁锤,带尼龙头的力棒等。不同的激发工具可以激发出频谱特性不同的弹性波。任何一个激发的时域脉冲波。都可以FFT方法把它展开成频域信号。
如用力锤激发,其脉冲比较窄,比较尖,其中含有高频成分。如用重锤或厚的垫层,脉冲就较宽其中低频就较多。
完整桩的时域曲线
完整桩的频域曲线
缺陷桩的时域曲线
缺陷桩的频域曲线
如用时域曲线分析缺陷位置,则根据反射波到达时间,按公式
可得。
式中——缺陷离桩顶距离
——缺陷处反射波到达的时间
——为材料压缩波波速
如用频域曲线分析
式中——缺陷离桩顶距离
——为相邻波峰频率差
——为材料压缩波波速
如按机械阻抗法分析,则采集的桩顶振动速度信号V还需被相应的作用力F相除,并进行频谱分析,绘成速度导纳曲线,见下图:
均匀完整桩的速度导纳图
实测波速:
实测导纳几何平均值:
实测刚度:
导纳理论值:
式中 L——完整桩的桩长
—导纳曲线中,二个相邻波峰(或波谷)之间的频差
P ——导纳曲线中的极小值;Q——导纳曲线中的极大值;
V ——桩顶质点振动速度;C——桩身内压缩波传播速度;
F ——作用力(振动或冲击); ——砼质量密度; A——桩身横截面积 A ——导纳曲线中的初始直线部分处的激振频率
完整桩
完整桩
扩径
缩径
扩大头桩,附现场开挖照片
缩径
14米左右处停电,4小时后再灌注,桩长55米
17米处砼停灌2小时出现的缺陷,桩长69米