樁基超聲波法與反射波法檢測波速研究

《樁基超聲波法與反射波法檢測波速研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、樁基超聲波法與反射波法檢測波速研究　　摘要：對超聲波法和反射波法在基樁檢測中的基本理論進(jìn)行了分析，提出利用超聲波法檢測的統(tǒng)計(jì)波速進(jìn)行反射波分析，為今后基樁檢測提供了有價(jià)值的借鑒。關(guān)鍵詞：樁超聲波反射波波速中圖分類號：O657.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A前言基樁無損檢測方法有很多，其中超聲波法和反射波法應(yīng)用較為廣泛。超聲波法要求在樁體內(nèi)預(yù)埋聲測管，埋管通常為鋼管。該方法測試結(jié)果直觀、可靠；但在基樁數(shù)量較多時(shí)，存在著預(yù)埋聲測管工作量大、施工過程復(fù)雜、工程造價(jià)增加、基樁檢測費(fèi)用較高、檢測過程繁瑣等缺點(diǎn)。反射波法對現(xiàn)場測試條件要求不高，檢測原理簡單、

2、快速無損、資料易于判讀、檢測速度快、準(zhǔn)確度較高；但因波速的不確定性，常以經(jīng)驗(yàn)假定應(yīng)力波傳播速度，因而難以正確判定樁身質(zhì)量完整性和樁長。超聲波主要是根據(jù)超聲波波速判斷樁身混凝土的相對強(qiáng)度、均勻性、完整性及缺陷。反射波法是根據(jù)應(yīng)力波傳播速度來確定樁身質(zhì)量、完整性和樁長。兩種方法都與波在混凝土中的傳播速度有關(guān)，若將超聲波法檢測的波速結(jié)果應(yīng)用于反射波法，不僅可避免反射波法的不足，而且將對工程造價(jià)及施工過程起到優(yōu)化作用。5基本原理超聲波和應(yīng)力波是兩個(gè)不同范疇的概念，超聲波屬于聲學(xué)的概念，應(yīng)力波屬于力學(xué)的概念。它們都是指振動波在介質(zhì)中進(jìn)行傳播的

3、一種形式，都屬于機(jī)械波，所不同是，一般應(yīng)力波是指由機(jī)械振源引起的波；超聲波是指由超聲振源引起的波。2．1超聲波法檢測基本原理超聲波法的理論基礎(chǔ)是聲波在混凝土介質(zhì)中的傳播特性?；鶚稒z測時(shí)，超聲波是由振源脈沖產(chǎn)生的，即在樁身的一根埋管中放入發(fā)射換能器、另一管中放入接收換能器。超聲波的波速C為：（1）式中C為波速；E為介質(zhì)的彈性模量；ρ為介質(zhì)的密度；μ為泊松比系數(shù)?；鶚兜某暡úㄋ倏捎上率酱_定；C=d/t（2）式中C為超聲波波速；d為埋管的間距；t為聲時(shí)。（1）式和（2）式的C是一致的。由（1）式和（2）式可看出埋管間距相等情況下，聲時(shí)t

4、增加，波速C減小，混凝土強(qiáng)度降低；聲時(shí)t減小，波速C增大，混凝土強(qiáng)度增加，據(jù)此判斷樁身完整性、缺陷位置及缺陷程度。2．2反射波法基本原理；5反射波法的基本理論是一維波動方程，由于一般樁長都遠(yuǎn)大于樁的直徑，把樁看成一根有約束的一維桿件，認(rèn)為樁的振動模型是一維直桿的縱向振動或彈性振動。在樁頂用點(diǎn)源力激振下，應(yīng)力波沿樁身的傳播，遇到波阻抗變化處將發(fā)生反射和透射，波在等截面桿件中的運(yùn)動方程為：（3）式中u(x,t)為這桿件某一點(diǎn)位移量；x這軸向坐標(biāo)；t為時(shí)間；C為應(yīng)力波傳播速度。樁身完整性及缺陷分析是根據(jù)樁身不同截面的阻抗變化來判定，阻抗用

5、Z表示；（4）式中A為樁的截面積；ρ為樁身混凝土密度；C為應(yīng)力波波速。樁長和缺陷位置是根據(jù)在時(shí)域范圍內(nèi)應(yīng)力波反射的公式確定；（5）式中L為樁長或質(zhì)量存在缺陷的位置；t為應(yīng)力波傳播的時(shí)間；C為波速。反射波法中t根據(jù)檢測波形可直接識別確定。為了求解（3）、（4）、（5）式必須根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定C值，因此，C值的確定對準(zhǔn)確地判斷樁長及缺陷位置等起決定作用。C值的不確定性將導(dǎo)致誤判，會給工程帶來不利影響。53．波速的確定反射波法假定應(yīng)力波為彈性波即C=，超聲波縱波的傳播速度如（1）式。由于振源的振動力對樁體混凝土變形影響很小，可視泊松比μ=0，因

6、而超聲波波速與應(yīng)力波波速是相等的。超聲波法檢測通常采樣較多，每一側(cè)面均勻采樣間隔要求小于40cm。較大直徑的基樁預(yù)埋管一般都大于兩根，對十幾米或幾十米的基樁，采樣數(shù)量通常能達(dá)到數(shù)百個(gè)。對采樣得到的波速進(jìn)行平均處理可得到超聲波在樁體內(nèi)傳播的平均速度。同一工程的基樁，混凝土的配合比一般是相同的，波速只隨齡期發(fā)生變化，在相同齡期情況下，完全可以把超聲波法檢測到的波速用于反射波法的檢測中，從而可以彌補(bǔ)反射波法的不足。4．應(yīng)用過程分析（1）對埋有聲測管的樁體進(jìn)行超聲波法檢測之后，應(yīng)先求出每一側(cè)面的波速平均值，然后再對樁體各測面平均波速取均值，

7、得到樁體的平均波速，特別應(yīng)注意的是，對樁體中出現(xiàn)奇異的波速的值予以剃除，待缺陷分析再作處理。（2）按齡期對超聲波波速進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可分為四類：≤7天，7-14天，14-28天，28天以上；（3）用統(tǒng)計(jì)的超聲波波速對上述樁體進(jìn)行應(yīng)力波反射法檢測，檢驗(yàn)兩者是否吻合，確定反射波法的波速，對分類波速進(jìn)行應(yīng)力波反射法推廣應(yīng)用。55．結(jié)語本文對超聲波法和反射波的波速問題進(jìn)行了理論對比分析，確定兩種方法的內(nèi)在關(guān)系。在反射波法檢測中可利用超聲波法檢測的統(tǒng)計(jì)波速，在實(shí)際工程中有機(jī)地結(jié)合使用兩種方法，不僅可以節(jié)省工程經(jīng)費(fèi)，而且可以縮短工期，對工程具有重要意

8、義。參考文獻(xiàn)羅騏先：水工建筑混凝土的超聲檢測。北京：水利電力出版社。1989.P63基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程（JGJ/T93-95）。北京中國建筑工業(yè)出版社。1995.24-28中外基樁動測技術(shù)選編（內(nèi)部刊物）。19965