專利名稱：一種大直徑管樁低應(yīng)變質(zhì)量檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大直徑管樁低應(yīng)變質(zhì)量檢測方法。
背景技術(shù)：
目前，樁基檢測常用的方法有靜載荷試驗法和動力檢測方法。靜載荷試驗法需要大量的堆載，實施起來不是很方便，只能試驗少數(shù)的樁，不能對整個工程的樁進行全面的評價。動力檢測方法以其簡單易行，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。樁基低應(yīng)變動力檢測方法很多，其中應(yīng)力波反射法也簡稱反射波法，其理論基礎(chǔ)是一維波動方程。將樁看作一維的線彈性桿件，在樁頂施加一垂直激振，彈性波向下傳播。如果樁身中存在明顯波阻抗有差異的截面(如樁底、斷樁、嚴(yán)重離析、縮頸、擴頸等)，向下傳 播的應(yīng)力波將會被反射回樁頂。在樁頂通過傳感器可接收到這些反射波的信號，這些信號包含著樁身各截面的豐富的信息，然后經(jīng)放大、濾波和資料處理即可識別來自樁身不同部位的反射信息，據(jù)此可計算樁身波速、判斷完整性和混凝土質(zhì)量，還可以根據(jù)已知的波速計算樁長。應(yīng)力波反射法是目前工程中應(yīng)用最為廣泛的樁身完整性檢測方法。由于傳統(tǒng)的應(yīng)力波反射法的理論基礎(chǔ)是基于平截面假定的一維波動理論，將樁簡化為一維桿件，只考慮應(yīng)力波沿樁軸向的傳播，因此只適應(yīng)于小直徑樁，不適應(yīng)于大直徑樁。特別是大直徑管樁，在采用應(yīng)力波反射法檢測時，樁頂某一點受到激振錘的敲擊作用，受到集中荷載作用，應(yīng)力波不僅沿縱向傳播，同時也沿著管壁環(huán)向傳播，應(yīng)力波傳播是一個三維問題，且樁頂高頻波干擾嚴(yán)重，使得樁身缺陷難以判斷。因此傳統(tǒng)的基于一維波動理論的動力檢測方法存在較大誤差。過去對管樁進行低應(yīng)變檢測時，只采用一個傳感器，將激振點布置在與傳感器圓心角夾角為90°的位置，這種方法雖然能在一定程度上減小高頻干擾波峰值，但是無法完全消除高頻波干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服傳統(tǒng)低應(yīng)變檢測方法的缺陷，發(fā)明一種能消除三維效應(yīng)和高頻波干擾的大直徑管樁低應(yīng)變質(zhì)量檢測方法?！N大直徑管樁低應(yīng)變質(zhì)量檢測方法，其特征在于包括以下技術(shù)步驟
(I)在管樁樁頂均勻布置四個加速度傳感器，各相鄰加速度傳感器對應(yīng)的圓心角夾角為 90。。(2)將各個加速度傳感器連接到多通道的低應(yīng)變動測儀。(3)在距離一個加速度傳感器圓心角夾角為45°、距離另一個加速度傳感器圓心角夾角為135°的位置施加激振力，激振點受到激振力后產(chǎn)生應(yīng)力波，應(yīng)力波沿著樁壁環(huán)向以順時針和逆時針兩個方向?qū)ΨQ傳播。(4)應(yīng)力波先后到達(dá)各傳感器位置并產(chǎn)生加速度響應(yīng)，各傳感器測量得到加速度響應(yīng)數(shù)據(jù)輸送給低應(yīng)變動測儀。(5)低應(yīng)變動測儀的軟件對加速度時程曲線進行積分，得到速度時域響應(yīng)曲線。(6)將傳感器測量得到的所有速度響應(yīng)相加求平均值，得到第一條平均速度響應(yīng)曲線。(7)接著分別在距離第一個激振點圓心角夾角為90°、180°、270°的位置進行激振，重復(fù)步驟(3) (6)，分別得到這三個激振點施加激振力后各傳感器測點的平均速度響應(yīng)曲線。(8)對得到的四條平均速度響應(yīng)曲線進行分析，若入射波和反射波之間的曲線平滑，無缺陷反射峰，則判斷樁身為完整，低應(yīng)變檢測結(jié)束；若入射波和反射波之間的曲線不平滑，有缺陷反射峰，則判斷樁身可能存在缺陷，進入到下一步。(9)將傳感器與激振點位置互換，重復(fù)步驟(2) (8)，得到四條平均速度響應(yīng)曲 線，加上前面得到的四條平均速度響應(yīng)曲線，共有八條平均速度響應(yīng)曲線，將這些曲線輸入低應(yīng)變動力檢測軟件進行綜合判斷，得到樁身缺陷類型和位置。本發(fā)明的優(yōu)點和效果在于采用多個傳感器多點測量，可以得到應(yīng)力波沿樁壁環(huán)向的傳播規(guī)律，消除三維效應(yīng)的影響；相鄰兩個傳感器的圓心角夾角為90°，且在距離傳感器45°或135°的點激振，這樣相鄰兩個傳感器接收到的速度響應(yīng)曲線的高頻波相位差正好為180°，且高頻干擾峰大小相等，疊加取平均后可以完全消除高頻干擾波問題，比傳統(tǒng)的在距離傳感器90°的點激振進行單點測量更加優(yōu)越。本發(fā)明操作簡單、實施方便、測量費用低、測量精度高，是一種大直徑管樁質(zhì)量檢測的高效方法。本發(fā)明的優(yōu)點和效果還將在具體實施方式
中進一步描述。


圖I——本發(fā)明傳感器和激振點示意圖。圖2—本發(fā)明相鄰兩個傳感器測量得到的速度響應(yīng)示意圖。圖3——本發(fā)明速度響應(yīng)平均值與傳統(tǒng)測量方法的速度響應(yīng)曲線比較圖。圖4——傳統(tǒng)測量方法示意圖。圖中1為入射波；2為反射波；3為高頻干擾波。
具體實施例方式一種大直徑管樁低應(yīng)變質(zhì)量檢測方法，包括以下技術(shù)步驟
(I)如圖I所示，在管樁樁頂均勻布置4個加速度傳感器。各相鄰加速度傳感器對應(yīng)的圓心角夾角為90°。(2)將各個加速度傳感器連接到多通道的低應(yīng)變動測儀。(3)在距離一個加速度傳感器圓心角夾角為45°、距離另一個加速度傳感器圓心角夾角為135°的位置施加激振力，如圖I的激振點I的位置，激振點I受到激振力后產(chǎn)生應(yīng)力波，應(yīng)力波沿著樁壁環(huán)向以順時針和逆時針兩個方向?qū)ΨQ傳播。(4)應(yīng)力波首先到達(dá)傳感器I和傳感器4的位置，然后到達(dá)傳感器2和傳感器3的位置，應(yīng)力波分別在各傳感器位置產(chǎn)生加速度響應(yīng)，各傳感器測量得到加速度響應(yīng)數(shù)據(jù)輸送給低應(yīng)變動測儀。
(5)低應(yīng)變動測儀的軟件對加速度時程曲線進行積分，得到速度時域響應(yīng)曲線(如圖2所示)。圖2中，由于應(yīng)力比首先到達(dá)傳感器1，因此傳感器I的入射波(I)到達(dá)時間比傳感器2要早，而兩者樁底反射波(2)到達(dá)時間的差別不大。由于大直徑管樁低應(yīng)變檢測中的高頻干擾特性，在入射波(I)和反射波(2)之間還有很多高頻干擾波(3)，且傳感器I和傳感器2的高頻干擾波(3)正好相差180°的相位，即傳感器I的高頻干擾波(3)波峰對應(yīng)傳感器2的高頻干擾波(3)的波谷。由于對稱性，理論上傳感器3和傳感器4測得的速度響應(yīng)曲線也有相同的規(guī)律。(6)將測量得到的傳感器I、傳感器2、傳感器3、傳感器4的速度響應(yīng)相加求平均值，得到平均速度響應(yīng)曲線。由于本發(fā)明傳感器I和傳感器2的圓心角夾角為90°，使得兩者高頻干擾波(3)正好相差180°的相位，且對應(yīng)同一個時刻，兩者正好大小基本相同，正負(fù)號相反，因此疊加后的高頻干擾波(3)正好抵消，可得到光滑的速度響應(yīng)曲線(如圖3所示)。圖3中本發(fā)明方法得到的平均速度響應(yīng)曲線在入射波(I)和反射波(2)之間的曲線非常光滑，沒有高頻波的干擾，而傳統(tǒng)的單點測量方法得到的速度響應(yīng)曲線，即使將傳感器安 裝在距離激振點90°的位置(如圖4所示，理論研究表明該位置高頻干擾最小)，高頻干擾峰(3)依然很明顯，會影響樁身完整性判斷，容易誤判為缺陷。從圖3還可以看出，本發(fā)明得到的速度響應(yīng)曲線與傳統(tǒng)測量方法得到的速度響應(yīng)曲線的入射波(I)和反射波(2)的到達(dá)時間相同，且本發(fā)明的入射波(I)和反射波(2)峰值更明顯，更有利于進行樁身完整性分析和判斷。(7)接著分別在激振點2、激振點3和激振點4施加激振力，重復(fù)步驟(3) (6)，分別得到激振點2、激振點3和激振點4施加激振力后各傳感器測點的平均速度響應(yīng)曲線。(8)對得到的四條平均速度響應(yīng)曲線進行分析，若入射波(I)和反射波(2)之間的曲線平滑，無缺陷反射峰，則判斷樁身為完整，低應(yīng)變檢測結(jié)束；若入射波(I)和反射波(2)之間的曲線不平滑，有缺陷反射峰，則判斷樁身可能存在缺陷，進入到下一步。(9)將傳感器與激振點位置互換，采用上述相同的方法再進行一次測量得到四條平均速度響應(yīng)曲線，加上前面得到的四條平均速度響應(yīng)曲線，共有八條平均速度響應(yīng)曲線，將這些曲線輸入低應(yīng)變動力檢測軟件進行綜合判斷，得到樁身缺陷類型和位置。
權(quán)利要求
1.一種大直徑管樁低應(yīng)變質(zhì)量檢測方法，其特征在于包括以下技術(shù)步驟 (1)在管樁樁頂均勻布置四個加速度傳感器，各相鄰加速度傳感器對應(yīng)的圓心角夾角為 90。； (2)將各個加速度傳感器連接到多通道的低應(yīng)變動測儀； (3)在距離一個加速度傳感器圓心角夾角為45°、距離另一個加速度傳感器圓心角夾角為135°的位置施加激振力，激振點受到激振力后產(chǎn)生應(yīng)力波，應(yīng)力波沿著樁壁環(huán)向以順時針和逆時針兩個方向?qū)ΨQ傳播； (4)應(yīng)力波先后到達(dá)各傳感器位置并產(chǎn)生加速度響應(yīng)，各傳感器測量得到加速度響應(yīng)數(shù)據(jù)輸送給低應(yīng)變動測儀； (5)低應(yīng)變動測儀的軟件對加速度時程曲線進行積分，得到速度時域響應(yīng)曲線； (6)將傳感器測量得到的所有速度響應(yīng)相加求平均值，得到第一條平均速度響應(yīng)曲線. (7)接著分別在距離第一個激振點圓心角夾角為90°、180°、270°的位置進行激振，重復(fù)步驟(3廣(6)，分別得到這三個激振點施加激振力后各傳感器測點的平均速度響應(yīng)曲線. (8)對得到的四條平均速度響應(yīng)曲線進行分析，若入射波和反射波之間的曲線平滑，無缺陷反射峰，則判斷樁身為完整，低應(yīng)變檢測結(jié)束；若入射波和反射波之間的曲線不平滑，有缺陷反射峰，則判斷樁身可能存在缺陷，進入到下一步； (9)將傳感器與激振點位置互換，重復(fù)步驟(2) (8)，得到四條平均速度響應(yīng)曲線，力口上前面得到的四條平均速度響應(yīng)曲線，共有八條平均速度響應(yīng)曲線，將這些曲線輸入低應(yīng)變動力檢測軟件進行綜合判斷，得到樁身缺陷類型和位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大直徑管樁低應(yīng)變質(zhì)量檢測方法。在管樁樁頂布置多個加速度傳感器，相鄰兩個加速度傳感器對應(yīng)的圓心角夾角為90°；激振點與所有加速度傳感器的圓心角夾角為45°或135°；加速度傳感器測量得到加速度響應(yīng)，將加速度響應(yīng)積分得到速度響應(yīng)；將所有測點測量得到的速度響應(yīng)疊加取平均值，得到平均速度響應(yīng)曲線；根據(jù)得到的平均速度響應(yīng)曲線判斷樁身完整性。本發(fā)明采用多個傳感器多點測量，可以得到應(yīng)力波沿樁壁環(huán)向的傳播規(guī)律，消除了三維效應(yīng)的影響；采用平均速度響應(yīng)曲線可以完全消除高頻干擾波問題，比傳統(tǒng)的在距離傳感器90°的點激振更加優(yōu)越。本發(fā)明操作簡單、實施方便、測量費用低、測量精度高，是一種大直徑管樁質(zhì)量檢測的高效方法。
文檔編號E02D33/00GK102877490SQ20121034503
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者丁選明, 劉漢龍, 譚慧明, 黃旭 申請人:河海大學(xué), 南京河?？萍加邢薰?br>