[PPT]橋梁樁基無損檢測_secret

1、工程樁樁身完整性 非破損檢測方法與原理反射波法檢測 基樁 完整性反射波法檢測基樁完整性概述反射波的基本原理樁身內(nèi)反射波的傳播速度樁土體系內(nèi)聲波傳播規(guī)律樁身內(nèi)樁底及缺陷的反射波反射波法的現(xiàn)場檢測技術(shù)要點檢測的儀器的技術(shù)狀況接收傳感器的安裝與耦合典型的檢測實例反射波的信號處理反射法的資料解釋樁身完整性判別標準反射法存在的不足 1、反射波法檢測基樁完整性概述 1.1 工程樁的缺陷類型 施工中由于工藝因素、地層的地質(zhì)因素、施工的人為因 素，樁身可能出現(xiàn)下列缺陷： 空洞（原地灌注樁） 夾泥（原地灌注樁） 微裂（預制打入式樁、原地灌注樁） 斷、裂（預制打入式樁、原地灌注樁） 二次澆灌面（原地灌注樁） 縮徑

2、（原地灌注樁） 沉渣 擴徑（原地灌注樁） 擴底 荷蘭在二十世紀六十年代中期開發(fā)了反射波法檢測基樁的完整性 我國在上世紀八十年代中后期國家基本建設(shè)大規(guī)模發(fā)展的背景下 開發(fā)研究并推廣了反射波法基樁完整檢測技術(shù) 1995年地質(zhì)礦產(chǎn)部和建設(shè)部聯(lián)合頒發(fā)了基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程 （JGJ/T 9395） 2003年建設(shè)部頒發(fā) 建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范（JGJ 1062003） 2004年交通部頒發(fā)公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程（JTG/T F81- 01-2004） 1.2 反射波檢測基樁完整性的發(fā)展概況2.1 波阻抗界面的反射 如介質(zhì)是不連續(xù)的，存在界面 n 其中： ； 當Z1Z2 縱波P垂直入射到界面n時， 產(chǎn)

3、生垂直向上的反射波R 還有垂直的透過波T 反射波R的大小取決于振速反射系數(shù)2、 反射波的基本原理樁的截面積變化時也會產(chǎn)生反射，其反射系數(shù) 廣義的振速反射系數(shù) ； 稱廣義波阻抗2.2 透過波的大小取決于透過系數(shù)RT3.1 樁可視為一維桿的邊界條件 當滿足下列條件時，基樁可視為一維桿件，即 波長C/fVB/f；D為樁徑；L為樁長。3.2 樁身內(nèi)的縱波聲速 E為彈性模量；為介質(zhì)的密度 3、樁身內(nèi)反射波的傳播速度3.3 一維桿的聲速與無限體聲速間的關(guān)系 一維桿的聲速 無限體的聲速 一般樁身混凝土的泊桑比（0.20.25） Vp =(1.051.1)VB 。這是超聲波所測聲速大于反射波所測聲速的原因 入

4、射的半球面波有一些是斜入射的，根據(jù)折射定律（Snell定律）在樁身側(cè)面將產(chǎn)生折射縱波PP和折射橫波PS，使一部分能量由樁身折射擴散進入地層 折射入地層的能量與斜入射的折射系數(shù) RT 有關(guān) （ 注：上式中的即圖中的 ；式中的t即圖中的2）4 樁土體系內(nèi)聲波傳播規(guī)律入射到樁身內(nèi)的半球面波隨傳播距離的增加，球面的半徑增大，便可近似按平面波來計算處理。注：平面波的定義是：波振面是平面，特點是所有的聲線垂直向一個方向傳播。 見教材 P.2324 中“波的形式”5.樁身內(nèi)樁底及缺陷的反射波6.1.樁頭的處理激振點及接收點應(yīng)打磨平整。6.2.瞬態(tài)激振問題激振脈沖寬度要適當， 能量要適當，振動模式要單一。 A

5、. 激振是反射波法基樁完整性檢測的重要技術(shù)關(guān)鍵。 根據(jù)樁長、地層狀況和預期檢測缺陷位置來選擇激振脈沖波 主頻率的原則是： 長樁激振頻率要低；（L40m左右，f500 1000Hz） 硬地層的中長樁頻率要低；（L1525m，f5001000Hz 短樁激振頻率要高；（L10m左右，f10002000Hz） 檢測淺部缺陷頻率要高 （f 同上） 6 反射波法的現(xiàn)場檢測技術(shù)要點 B . 激振脈沖波的頻率與激振脈沖寬度有關(guān)， 窄脈沖頻率高，寬脈沖頻率低。l錘頭的材質(zhì)軟,脈沖寬度寬；l錘頭的面積大脈沖寬度寬；l錘的落距與脈沖寬度關(guān)系不大；不同材質(zhì)的錘墊，能調(diào)整脈沖寬度。 測長樁或深部缺陷：軟材質(zhì)錘頭，重錘慢

6、擊，接觸面積大，產(chǎn)生的信號脈沖寬度大，低頻成分豐富，穿透能力強，但分辨率低測短樁或淺部缺陷：硬材質(zhì)錘頭，輕錘快擊，接觸面積小，產(chǎn)生的信號脈沖寬度窄，高頻成分豐富，分辨率高，但穿透能力差C. 擊振的錘及力棒 D . 錘擊是關(guān)鍵技術(shù)的實例 實例1 荷蘭 TNO 的FPDS-4 + 中國的力棒實例2鐵錘激振力棒激振 傳感器的安裝和耦合是能否能取得優(yōu)質(zhì)信號的關(guān)鍵問題，是檢 測工作另一個重要環(huán)節(jié)。 應(yīng)注意的問題有： A. 安裝的部位混凝土應(yīng)完整、無松動，表面平整； B. 傳感器安裝應(yīng)與樁頂面垂直； C. 用耦合劑粘結(jié)要粘牢，不可在激振時使其產(chǎn)生附加振動； D. 耦合劑可以是黃油、凡士林、牙膏、橡皮泥；

7、E. 使用加速度感器時用橡皮泥一類的耦合劑還可以起到機 械濾波，將擊振的高頻干擾成分濾除。 F. 其它有關(guān)問題參閱“建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范”（JGJ 106 2003）7、 接收傳感器的安裝與耦合8 檢測的儀器的技術(shù)狀況系統(tǒng)噪音 2mV采樣時間間隔 2.0512.0 （s）放大器（浮點）增益 64 （dB）A/D分辨率 ：16（bit）系統(tǒng)動態(tài)范圍 136 dB 采樣長度：4K Byte主要特點： 觸摸屏操作 TFT真彩液晶顯示 USB盤實現(xiàn)存儲波形和軟件升級功能 配進口優(yōu)質(zhì)加速度傳感器 9、典型的檢測實例 9.1 檢測實例 9.2 特殊的缺陷反射1 （擴徑實例1）（擴徑實例2） （ 擴徑實例3

8、）9.3 特殊的反射2 （斷樁）9.4 特殊的“反射”3 （樁頭斷）9.5 KONPIT(N) 測試實例19.6 KONPIT（N)測試實例210 反射波的信號處理目的：去除雜波、改善信號質(zhì)量、使信號直觀、一般人員能看懂。A. 頻譜分析用于了解干擾波的頻率范圍B. 低通濾波 去處高頻干擾波C. 多點平滑濾波 使波形光滑D. 去除直流成分 將信號中的直流去除E. 積分處理 積分后振動加速度可成為振動速度信號、振動速度 信號可成為位移信號 F. 指數(shù)放大 波幅是按指數(shù)規(guī)律衰減，用隨時間按指數(shù)放大可突出 深部缺陷及樁底信號G. 波幅的歸一化處理 將波形中最大峰值調(diào)到滿度，其他波峰 按比例增加H. 波

9、形的編輯 對上述處理后的波形進行“平移”、“旋轉(zhuǎn)”KONPIT （N)機外軟件信號處理新軟件 KONPIT （N)機外軟件信號處理實例原始信號低通濾波KONPIT（N) 機外軟件信號處理新軟件指數(shù)放大KONPIT(N) 機外軟件信號處理新軟件KONPIT （N)機外軟件信號處理新軟件KONPIT（N) 機外軟件信號處理新軟件KONPIT （N)機外軟件信號處理新軟件反射波的信號處理實例1原始信號低通濾波積分歸一化反射波的信號處理實例2（a）原始信號（b）低通濾波（c）指數(shù)放大（d)積分（e）旋轉(zhuǎn) （f) 移動11 反射波法的頻域解釋 錘擊激勵還可以激勵起樁身軸線方向上下的多階振動，即軸向多階振

10、動 。11.1 樁頂受脈沖力F沖擊后樁的軸向振動 前提條件：D；D L；樁身等截面； 材質(zhì)均勻；地層對樁身有阻尼力。 一維桿的振動方程： 它的邊界條件是：u：沿軸向位移；E：彈性模量；A:樁身截面積；Kd：動剛度；hc：土的阻尼系數(shù) 上面波動方程的解為： 可得樁的軸向振動頻率fn如下：(a) （樁尖嵌入地基、剛性） （n0 ，1 ，2 ，）或 （7） (b) （樁尖地基剛度為零即樁尖自由）（n1， 2，3 n） 或 （8）（c）實際情況是 , 由時域信號作頻譜分析可見多階振動由（7）（8）式可有11.2 動剛度K與頻差的關(guān)系 當樁底嵌固極差K0，(f2-f1)/f1=1 （f1=VB/2L）

11、當樁底嵌固極佳K，（f2-f1）/f12 (f1=VB/4L) 由此，可了解樁底的嵌固情況。 11.3.實例 12.1.從樁身聲波傳播規(guī)律可由時域曲線推斷評價樁身完整性 直達波、 樁底反射波、 缺陷反射波 波幅、 頻率、 相位 僅從波形的聲參量異常判斷缺陷，存在多解性，例如： l離析、空洞、二次澆灌面、夾泥和樁身縮徑反映大體一致； l樁身漸擴后再縮徑，反射波曲線反應(yīng)的是縮徑，出現(xiàn)誤判； l地層變化的反射波和樁身缺陷的反射波無法區(qū)分，出現(xiàn)誤判 12. 反射法的資料解釋需掌握樁施工過程的相關(guān)資料12.2.解決多解性必須收集與掌握基樁施工過程的 全部技術(shù)資料、檔案，包括：A 工程場地的工程地質(zhì)勘察報

12、告、水文地質(zhì)概況；B 灌注樁的成孔方式、工藝；C 灌注樁的澆灌環(huán)境（如是否是水下作業(yè)）、方式 、工藝。正確對樁身完整性、缺陷性質(zhì)做出推斷解釋的方法l由地層的巖性是否粘土層，可以判斷排除是否縮徑；l由地層是否是砂層來判斷是否擴徑，或可能是漸擴徑；l由成孔方式可推斷缺陷是否是夾泥；l由地下水文地質(zhì)條件及混凝土灌注方法、工藝來判斷是否可 能離析；l澆灌過程是否連續(xù)，判斷缺陷是否是二次澆灌面或斷樁；l同一場地，如許多樁都在同一深度存在“缺陷”反射波時； 需了解地層是否由軟突然變硬，或由硬突然變軟；l沒掌握施工時水下灌注未用導管對樁底離析出現(xiàn)的誤判；l 實例 （地層的反射）13、樁身完整性判別標準類別分 類 原 則I類樁樁身完整，即有明顯樁底反射信號，且基本沒有缺陷反射信號，實測縱波波速在合理范圍內(nèi)。一般將擴徑樁判為I類樁。II類樁樁底反射信號明顯，有輕微缺陷反射波，不會影響結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮。III類樁樁底反射不明顯或沒有，但有明顯缺陷反射波，影響結(jié)構(gòu)承載力嵌巖樁的樁底反射波與入射波同相IV類樁無樁底反射信號，但存在嚴重的