樁身完整性檢測(cè)技術(shù)1課件

樁身完整性檢測(cè)技術(shù)1.相關(guān)規(guī)范、理論依據(jù)和技術(shù)方法2.聲波透射法檢測(cè)3.低應(yīng)變法檢測(cè)4.高應(yīng)變法檢測(cè)5.鉆芯取樣檢測(cè)1.樁身完整性檢測(cè)技術(shù)1.1.1基樁檢測(cè)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定1.1.1樁身完整性與缺陷（1）樁身完整性：是反映樁身截面尺寸相對(duì)變化，樁身材料密實(shí)性和連續(xù)性的綜合定性指標(biāo)。（2）樁身缺陷：斷裂、裂縫、縮頸、夾泥（砂）、空洞、蜂窩，疏松的總稱。1.1.2規(guī)范對(duì)樁身完整性檢測(cè)要求（1）工程樁應(yīng)進(jìn)行樁身完整性抽樣檢測(cè)；（2）樁身完整性檢測(cè)宜采用兩種或多種合適的檢測(cè)方法進(jìn)行。2.1.1基樁檢測(cè)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定1.1.1樁身完整性與缺陷21.1.3樁身完整性檢測(cè)方法及適用范圍（1）聲波透射法在預(yù)埋聲測(cè)管之間發(fā)射和接受超聲波，通過實(shí)測(cè)聲波在混凝土介質(zhì)中傳播的聲學(xué)參數(shù)（例如：聲速、頻率、振幅以及波形）的相對(duì)變化，對(duì)樁身完整性進(jìn)行判定：①混凝土均勻性；②缺陷及位置；③完整性類別。（2）低應(yīng)變法用低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振方式在樁頂激振，實(shí)測(cè)樁頂?shù)乃俣?、加速度時(shí)程曲線，通過波動(dòng)理論或機(jī)械阻抗理論對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，對(duì)樁身完整性進(jìn)行判定：①缺陷及位置；③完整性類別。3.1.1.3樁身完整性檢測(cè)方法及適用范圍3.

（3）高應(yīng)變法

用重錘在樁頂沖擊激振，實(shí)測(cè)樁頂?shù)?加)速度和力的時(shí)程曲線，通過波動(dòng)理論進(jìn)行分析，檢測(cè)判定：①單樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，分析樁側(cè)與樁端阻力；②缺陷及位置，完整性類別。（4）鉆芯法用鉆機(jī)鉆取芯樣，以檢測(cè)判定：①樁身缺陷（密實(shí)性、連續(xù)性）、②樁長(zhǎng)、③樁底沉渣厚度、④樁身混凝土強(qiáng)度、⑤判斷或鑒別樁端巖土性狀。4.（3）高應(yīng)變法4.1.1.4抽檢數(shù)量(1)柱下三樁或三樁以下的承臺(tái)抽檢樁數(shù)不得少于1根。

(2)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，或地質(zhì)條件復(fù)雜。成樁質(zhì)量可靠性較低的灌注樁，抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的30%，且不得少于20根；其他樁基工程的抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的20%，且不得少于10

根。

注：a

對(duì)端承型大直徑灌注樁，應(yīng)在上述兩款規(guī)定的抽檢樁數(shù)范圍內(nèi)，選用鉆芯法或聲波透射法對(duì)部分受檢樁進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)。抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的10%）。

5.1.1.4抽檢數(shù)量5.

b.地下水位以上且終孔后樁端持力層已通過核驗(yàn)的人工挖孔樁，以及單節(jié)混凝土預(yù)制樁，抽檢數(shù)量可適當(dāng)減少，但不應(yīng)少于總樁數(shù)的10%，且不應(yīng)少于10

根。

C.為了全面了解整個(gè)工程基樁的樁身完整性情況時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加抽檢數(shù)量。1.1.5受檢樁選擇

1施工質(zhì)量有疑問的樁；

2設(shè)計(jì)方認(rèn)為重要的樁；

3局部地質(zhì)條件異常的樁；

4施工工藝不同的樁；

5除上述規(guī)定外，同類型樁宜均勻隨機(jī)分布。6.b.地下水位以上且終孔后樁端持力層已通過核驗(yàn)的人工挖孔樁1.1.6檢測(cè)時(shí)間規(guī)定

1采用低應(yīng)變法或聲波透射法檢測(cè)時(shí)，受檢樁混凝土強(qiáng)度至少達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，且不小于15MPa

。

2采用鉆芯法檢測(cè)時(shí)，受檢樁的混凝土齡期達(dá)到28d

或預(yù)留同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3采用高應(yīng)變法檢測(cè)時(shí)，除上述要求外，還應(yīng)滿足成樁休止時(shí)間要求。7.1.1.6檢測(cè)時(shí)間規(guī)定7.1.2振動(dòng)波與波動(dòng)理論簡(jiǎn)介1.2.1波與振動(dòng)（1）.波的物理定義及類別波動(dòng)是某一物理量的擾動(dòng)或振動(dòng)在空間逐點(diǎn)傳遞時(shí)形成的運(yùn)動(dòng)。.波在空間和時(shí)間的分布可用波函數(shù)F(r±ct)表示（其中“r”—矢徑的幅值，“＋和－”—分別表示波沿正和負(fù)r方向傳播，”c”—波的傳播速率。①機(jī)械波（含聲波、彈性波等）：是構(gòu)成介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)（引起位移、密度、壓強(qiáng)等物理量的變化）在空間的傳遞。相鄰質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用的彈性力或準(zhǔn)彈性力，使某一點(diǎn)的振動(dòng)向鄰近質(zhì)點(diǎn)傳遞。需依靠介質(zhì)的傳遞。②電磁波(含光波等)：是電磁場(chǎng)的振動(dòng)在空間傳遞。依靠的是電磁場(chǎng)本身的規(guī)律，毋需任何介質(zhì)的存在，故可在真空中傳播。8.1.2振動(dòng)波與波動(dòng)理論簡(jiǎn)介8.（2）波形及傳播①.平面波、柱面波和球面波.

三類波見下圖1?？臻g直角坐標(biāo)系(x,y,z)中，如果r＝x,則在同一個(gè)y-z平面上,波在任一點(diǎn)都有同樣的值，這種波叫平面波；一個(gè)點(diǎn)波源所輻射的波，一般是球面波。9.（2）波形及傳播9.②.標(biāo)量波（如空氣中的聲波）與矢量波（如電磁波）。振動(dòng)物理量有標(biāo)量、矢量之分。③.縱波與橫波

a.縱波（壓縮波）：波的傳播與振動(dòng)方向一致（相反時(shí)稱為拉伸波）

b.橫波（剪切波）：波的傳播與振動(dòng)方向相垂直，只能在固體中傳播。④.簡(jiǎn)諧波

:波函數(shù)F(r±ct)是一種很簡(jiǎn)單的正弦或余弦函數(shù)。通常一確定線性波可分解為n個(gè)簡(jiǎn)諧波的疊加。10.②.標(biāo)量波（如空氣中的聲波）與矢量波（如電磁波）。10.⑤.聲波分類機(jī)械波源所激起振動(dòng)，依據(jù)縱波頻率:a.20Hz～

20000Hz,人可聽覺,振動(dòng)稱為聲振動(dòng),稱為聲波;b.頻率﹥20000Hz時(shí)，稱為超聲波；c.頻率﹤20Hz時(shí)，稱為次聲波。(3）波的強(qiáng)度、能量和衰減①.波都具有強(qiáng)度并攜帶能量②.波衰減性：弱除在真空中外，波在傳播過程中，是不可能維持它的振幅不變的。在媒質(zhì)中傳播中，波所帶的能量總會(huì)因某種機(jī)理或快或慢地轉(zhuǎn)換成熱能或其他形式的能量，從而不斷衰弱，終至消失。11.⑤.聲波分類11.(4）各種波的共同特性①.反射和折射：在不同介質(zhì)的界面上能產(chǎn)生反射和折射，對(duì)各向同性介質(zhì)的界面，遵守反射定律和折射定律；②．疊加性（分解性）：通常的線性波時(shí)遵守波的疊加原理；③.干涉：兩束或兩束以上的波在一定條件下疊加時(shí)能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象；④.衍射：波在傳播路徑上遇到障礙物時(shí)能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象；⑤.偏振：橫波能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象。12.(4）各種波的共同特性12.（5）波的傳播規(guī)律①反射、折射和散射

在均勻的媒質(zhì)中，波沿直線傳播。波由一種均勻的媒質(zhì)射向另一種均勻媒質(zhì)，而且兩個(gè)媒質(zhì)的界面是平面的。入射到界面的波（入射波），一部分在界面上被反射回第一媒質(zhì)（稱為反射波），另一部分則折入第二媒質(zhì)(稱為折射波)。反射角恒等于入射角，而折射角的大小依賴于兩個(gè)媒質(zhì)的有關(guān)物理量的比。對(duì)于電磁波，這個(gè)物理量是介電常數(shù)同磁導(dǎo)率的乘積的平方根。當(dāng)固體中聲波從一個(gè)固體媒質(zhì)投射到另一固體媒質(zhì)時(shí)，在第一媒質(zhì)中，入射波將被反射出兩個(gè)波，而不是一個(gè)，其中一個(gè)是縱波，一個(gè)是橫波。進(jìn)入第二媒質(zhì)時(shí)也將折射出兩個(gè)波。兩種反射波的反射角和兩種折射波的折射角都有一定的規(guī)律。13.（5）波的傳播規(guī)律13.②行波和駐波

不斷前進(jìn)的波，稱為行波；但在特殊情況下似乎囚禁在某個(gè)空間的波。稱為駐波。兩列振幅和頻率都相同，而傳播方向相反的同類波疊加起來就形成駐波。常用讓一列入射波受到媒質(zhì)邊界的反射，以產(chǎn)生滿足條件的反向波，讓二者疊加形成駐波。例如，簡(jiǎn)諧波在駐波腔內(nèi)來回反射，駐波腔的長(zhǎng)度是半波長(zhǎng)的整數(shù)倍，腔端每個(gè)界面在反射時(shí)產(chǎn)生π相位差。駐波中振幅恒為零的點(diǎn)稱為波節(jié)，相鄰波節(jié)相距半個(gè)波長(zhǎng)，兩個(gè)波節(jié)之間的振幅按正弦形分布。振幅最大的點(diǎn)稱為波腹。

14.②行波和駐波

14.1.2.2行波動(dòng)力學(xué)方程

（一維縱波波動(dòng)方程見教材P810）

1.2.2.1一維縱波波動(dòng)方程推導(dǎo)

A.彈性桿件模型1u2

=E/ρ15.1.2.2行波動(dòng)力學(xué)方程

（一維縱波波動(dòng)方程見教材P810B彈性桿件模型2：反射波法其原理是通過錘擊樁頂，應(yīng)力脈沖以波的形式沿樁體傳播，彈性應(yīng)力波在傳播的過程中遇到樁體界面變化時(shí)，將表現(xiàn)為樁身阻抗變化而產(chǎn)生反射波，通過安裝在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮詹ǖ淖兓瑥亩袛鄻渡淼耐暾闆r。一列質(zhì)量為m的小質(zhì)點(diǎn)，相鄰質(zhì)點(diǎn)間用長(zhǎng)度h的彈簧連接。彈簧的彈性系數(shù)（又稱“倔強(qiáng)系數(shù)”）為k。16.B彈性桿件模型2：反射波法其原理是通過錘擊樁頂，應(yīng)力脈沖以其中u(x)表示位于x的質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的距離。施加在位于x+h

處的質(zhì)點(diǎn)m

上的力為：其中:—質(zhì)點(diǎn)慣性力（根據(jù)牛頓第二定律），—彈簧作用力（根據(jù)胡克定律）。根據(jù)達(dá)朗貝爾原理，位于x+h

處質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為：若N

個(gè)質(zhì)點(diǎn)間隔均勻地固定在長(zhǎng)度L

=

Nh

的彈簧鏈上，總質(zhì)量M

=

Nm，鏈的總體勁度系數(shù)為K

=

k/N，則可將上面的方程寫為：17.其中u(x)表示位于x的質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的距離。施加在位于取極限

N

,

h

就得到這個(gè)系統(tǒng)的波動(dòng)方程：波速：18.18.1.2.2.2均質(zhì)彈性桿件中波的傳播與波阻抗A.對(duì)一根均質(zhì)彈性桿件，作出如下假定：

①樁身是一根彈性桿件；②樁在縱向振動(dòng)過程中，其橫截面始終保持平面，即同一截面上的各點(diǎn)僅在樁的軸向作相等的位移；③忽略了樁身內(nèi)、外阻尼和樁周表面的摩擦力的影響。B.1彈性桿中的波阻抗波阻抗是彈性桿件的橫截面積Ａ（㎡）、材料密度ρ（㎏/m3）和材料彈性模量Ｅ（N/m2）的函數(shù)即：19.1.2.2.2均質(zhì)彈性桿件中波的傳播與波阻抗19.Ｚ＝Ｅ·Ａ／Ｃ＝ρ·Ｃ·Ａ（１）式中：Ｚ－波阻抗（Ｎ·Ｓ／m）；Ｃ－應(yīng)力波波速（m／s）；；ρ-材料密度；A-橫截面積。B.2應(yīng)力波沿樁身向下傳播（向下為“+”，壓縮波），當(dāng)樁身的介質(zhì)發(fā)生變化即樁身波阻抗發(fā)生變化時(shí)，傳播方向垂直于界面時(shí)，應(yīng)力波將在介質(zhì)的分界面上產(chǎn)生反射和透射。如V?—入射波，Z1=ρ1c1A1—為樁身混凝土波阻抗；

Z2=ρ2c2A2—為樁身缺陷和樁底巖土部分的波阻抗,則反射波（上行波）：

Vr=-F·V?=-〔(Z1-Z2)/(Z1+Z2)〕·V?

（2）式中F—反射系數(shù)透射波（下行波）：

Vt=T·V?=〔2Z1/(Z1+Z2)〕·V?

（3）式中T—透射系數(shù)20.Ｚ＝Ｅ·Ａ／Ｃ＝ρ·Ｃ·Ａ（１）20.B.3反射系數(shù)FF值可在0～±1范圍內(nèi)變化,反射波與入射波的相位關(guān)系:可以是同相的，也可以是反相的。(1).在樁頂要接受到反射波，必須滿足F≠0。(2).對(duì)于完整樁來說，樁身中無波阻抗的差異，所接受到的反射波基本上是樁底反射上來的；(3).對(duì)于缺陷樁，即有樁身缺陷部分的波阻抗ρ2c2A2存在，就可以根據(jù)反射系數(shù)的正負(fù)來判斷樁身缺陷的性質(zhì)：①.F＞0時(shí)，反射波與入射波同相，若ρ1c1=ρ2c2，則A2＜A1，表明樁身縮徑；②.F＞0時(shí)，反射波與入射波同相，若A1=A2，則ρ2c2＜ρ1c1，表明樁身斷裂、離晰或?yàn)闃兜祝虎?F＜0時(shí)，反射波與入射波反相，若ρ1c1=ρ2c2，則A2＞A1，表明樁身擴(kuò)徑；

21.B.3反射系數(shù)F21.④.F＜0時(shí)，反射波與入射波反向，若A1=A2，則ρ2c2＞ρ1c1，表明下界面強(qiáng)度大于上界面或嵌巖。

B.4透射系數(shù)T因Z=ρiCiAi

其值總是正的，透射系數(shù)T也總是正值，所以透射波與反射波的相位總是同相的。介質(zhì)波阻抗變化的相應(yīng)位置，可由波速、時(shí)程、距離的關(guān)系求出，即：Tx＝２Lx／Ｃ（４）公式（4）中：△T-反射周期；C-樁身應(yīng)力傳播速度；Lx-變阻抗位置距樁頂?shù)纳疃取?2.④.F＜0時(shí)，反射波與入射波反向，若A1=A2，則ρ2c2＞1.3振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

1.3.1低應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)（如下圖）23.1.3振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

1.3.1低應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)（如下圖）2

⊿u

⊿εk⊿ε

1.3.2檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖將非電量（位移、速度、信號(hào)放大（模擬/數(shù)字）濾波、加速度）轉(zhuǎn)換成電量(電壓、電荷或應(yīng)變）A/D轉(zhuǎn)換、FFT、數(shù)據(jù)據(jù)處理拾振器（檢波器）放大器數(shù)據(jù)采集、顯示、記錄和分析24.⊿u各部分功能：⑴傳感器部分：將非電量轉(zhuǎn)換成電量。傳感器將樁身振動(dòng)波的加速度、速度或位移量轉(zhuǎn)換成電壓量（電動(dòng)式、應(yīng)變式）或電荷量（電壓式）。

⑵放大部分：對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大（電壓放大器、電荷放大器）。⑶數(shù)據(jù)處理部分：進(jìn)行信號(hào)采集（A/D轉(zhuǎn)換）、數(shù)據(jù)處理分析。

①時(shí)域分析:時(shí)程曲線、相關(guān)分析;②頻域分析:幅值譜、功率譜、傳遞函數(shù)、相干分析、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。③專用基樁檢測(cè)分析軟件25.各部分功能：25.1.3.3

測(cè)振傳感器原理（1）組成由兩個(gè)部分組成：

①機(jī)械接收部分，將被測(cè)物理量(振動(dòng)位移、速度、加速度、力或應(yīng)變等)接收為另一個(gè)適合于機(jī)電變換的中間機(jī)械量Xt。

②機(jī)電變換部分：再將Xt，變換為電量ε

(電動(dòng)勢(shì)、電荷量、或電阻、電容、電感等電參量).

（2）分類

①相對(duì)式、慣性式（依據(jù)機(jī)械接收原理）②電動(dòng)式、壓電式、變電阻式、變電容式、變電感式、壓阻式、電渦流式（依據(jù)機(jī)電變換原理）③位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、應(yīng)變傳感器、扭振傳感器、扭矩傳感器（依據(jù)所測(cè)機(jī)械量）④非伺服式、伺服式（依據(jù)接收與變換有無反饋）26.1.3.3

測(cè)振傳感器原理26.1.3.4樁身完整性檢測(cè)中常用的測(cè)振傳感器（1）.慣性式測(cè)振傳感器①由慣性質(zhì)量、阻尼和彈簧組成一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)，是測(cè)振傳感器的感受部分。傳感器的外殼固定在振動(dòng)體上，它與振動(dòng)體一起振動(dòng)，通過量測(cè)慣性質(zhì)量相對(duì)于傳感器外殼的運(yùn)動(dòng)，就可以得到振動(dòng)體的振動(dòng)。②感受到振動(dòng)信號(hào)通過各種轉(zhuǎn)換方式轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由此分為磁電式、壓電式、電阻應(yīng)變式等。③由所測(cè)的振動(dòng)量通?？煞譃槲灰?、速度和加速度傳感器。27.1.3.4樁身完整性檢測(cè)中常用的27.（2）基樁檢測(cè)中常用傳感器①壓電式加速度計(jì)A.由壓電晶體、慣性質(zhì)量塊、壓緊彈簧等組成。B.壓電陶瓷晶體上下兩個(gè)表面產(chǎn)生的電荷與其所受壓力成正比：Q=Ca.F=Ca.ma(Ca—壓電常數(shù)）故與所受到的振動(dòng)加速度成正比。C.特點(diǎn)：體積越小、重量輕，固有（諧振）頻率越高，可測(cè)振動(dòng)頻率高、頻帶寬。28.（2）基樁檢測(cè)中常用傳感器28.29.29.mz。kcD.慣性式傳感器測(cè)振原理

30.mz。kcD.慣性式傳感器測(cè)振原理30.

慣性式測(cè)振傳感器的振動(dòng)是由載體的運(yùn)動(dòng)所引起的。根據(jù)線性系統(tǒng)的疊加原理，振動(dòng)的響應(yīng)是振動(dòng)系統(tǒng)拾振部分對(duì)各個(gè)諧振動(dòng)響應(yīng)的疊加。上圖中，設(shè)載體的絕對(duì)位移為z1，質(zhì)量塊m的絕對(duì)位移為z0，則質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)方程為:

（1-1）

31. 31.質(zhì)量塊m相對(duì)于載體的相對(duì)位移為:

則上式可改寫成:

設(shè)載體的運(yùn)作為諧振動(dòng)，即:則式（1.3-1）可寫成:

（1-2）32.質(zhì)量塊m相對(duì)于載體的相對(duì)位移為:32.

三種情形下的響應(yīng)特性：

(1)z01相對(duì)于載體的振動(dòng)位移z1，此時(shí)相當(dāng)于測(cè)振儀處于位移計(jì)工作狀態(tài)下。此時(shí)幅頻特性和相頻特性分別為:

（1-3）

（1.4）

其幅頻特性曲線曲線如下圖1.1所示。33. 三種情形下的響應(yīng)特性：33.

圖1.1由載體運(yùn)動(dòng)引起的位移響應(yīng)34.圖1.1由載體運(yùn)動(dòng)引起的位移響應(yīng)34(2)z01相對(duì)于載體振動(dòng)速度

，此時(shí)相當(dāng)于測(cè)振儀處于速度計(jì)的工作狀態(tài)下。此時(shí)幅頻特性和相頻特性分別為:

（1.5）

.(1.6)

其幅頻特性曲線如圖1.2所示。35.(2)z01相對(duì)于載體振動(dòng)速度，此時(shí)相當(dāng)于測(cè)振儀處于速度計(jì)圖1.2由載體運(yùn)動(dòng)引起的速度響應(yīng)圖1.3由載體運(yùn)動(dòng)引起的加速度響應(yīng)36.圖1.2由載體運(yùn)動(dòng)引起的速度響應(yīng)圖1.3由載體運(yùn)(3)z01相對(duì)于載體的振動(dòng)加速度，此時(shí)相當(dāng)于測(cè)振儀處于加速度計(jì)的工作狀態(tài)下。此時(shí)幅頻特性和相頻特性分別為:

（1.7）

(1.8)其幅頻特性曲線如圖1.3所示。37.(3)z01相對(duì)于載體的振動(dòng)加速度，此時(shí)相當(dāng)于測(cè)振儀處于加速②磁電式速度傳感器（又稱檢波器）

A.磁電式速度傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理制成的。輸出電動(dòng)勢(shì)ε與振動(dòng)速度v成正比。

B.其特點(diǎn)是靈敏度高，性能穩(wěn)定，輸出阻抗低。

C.可以使傳感器既能量測(cè)非常微弱的振動(dòng)，也能量測(cè)比較強(qiáng)烈的振動(dòng)(調(diào)整質(zhì)量、彈簧和阻尼系統(tǒng)的動(dòng)力參數(shù))。但頻率帶寬有限。38.②磁電式速度傳感器（又稱檢波器）38.1.3.5樁頂激振方式激振方式分為三種：瞬態(tài)激振、穩(wěn)態(tài)正弦激振、隨機(jī)激振。（1）低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振（低應(yīng)變法）①瞬態(tài)激振（沖擊）a.高頻窄脈沖(有效高頻分量≤2000Hz，常用);b.低頻寬脈沖（對(duì)大直徑樁，高低頻均用）。A.錘的重量：數(shù)kN～數(shù)百kN；B.材質(zhì)類型：力錘（如帶力傳感器更好）、力棒；錘頭為鋼、銅、鋁、尼龍、塑料、橡膠等。C.錘墊：橡膠、塑料等。②穩(wěn)態(tài)激振電磁激振器（2）高能量瞬態(tài)激振（高應(yīng)變法）鋼（或鑄鐵）重錘，幾噸—十幾噸配用樁頂薄墊39.1.3.5樁頂激振方式激振方式分為三種：瞬態(tài)激振、穩(wěn)態(tài)正弦1.3.5.1瞬態(tài)激振

磁帶記錄儀電荷放大器器傳遞函數(shù)分析儀脈沖錘加速度計(jì)微型計(jì)算機(jī)X-Y繪圖儀打印機(jī)去計(jì)算機(jī)中心脈沖錘擊法測(cè)試原理框圖40.1.3.5.1瞬態(tài)激振磁帶電荷傳遞函數(shù)脈沖錘加速度計(jì)微型

脈沖錘是錘擊法的主要激振設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖5.14所示。它由錘頭、測(cè)力計(jì)、附加質(zhì)量和錘柄四部分組成。錘頭力傳感器錘柄附加配重圖5.14脈沖錘結(jié)構(gòu)41. 脈沖錘是錘擊法的主要激振設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖5.14所示。它各種錘頭激振頻率范圍42.各種錘頭激振頻率范圍42.1.3.5.2穩(wěn)態(tài)正弦激振

穩(wěn)態(tài)正弦激振：即施加在被測(cè)對(duì)象上的力是穩(wěn)態(tài)正弦力，它具有能量集中、精度高等優(yōu)點(diǎn)，可分為單點(diǎn)激勵(lì)和多點(diǎn)激勵(lì)。單點(diǎn)激勵(lì)就是采用一個(gè)激振器，對(duì)結(jié)構(gòu)上某一點(diǎn)進(jìn)行激勵(lì)。多點(diǎn)激勵(lì)是用兩個(gè)或兩個(gè)以上的激振器對(duì)被測(cè)物同時(shí)進(jìn)行激勵(lì)。

43.1.3.5.2穩(wěn)態(tài)正弦激振43.穩(wěn)態(tài)正弦激振測(cè)試原理框圖激振器功放信號(hào)發(fā)生器機(jī)械阻抗分析儀X-Y記錄儀打印機(jī)電荷放大器加速度計(jì)柔性桿力傳感器被測(cè)試件44.穩(wěn)態(tài)正弦激振測(cè)試原理框圖激振器功放信號(hào)發(fā)生器X-Y記錄儀打印1.3.5.3隨機(jī)激振采集隨機(jī)激振得到”隨機(jī)信號(hào)“，是各態(tài)歷經(jīng)平穩(wěn)隨機(jī)過程。

隨機(jī)激振是一種寬帶激振方法。

隨機(jī)激振一般用白噪聲或偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源；利用環(huán)境隨機(jī)激勵(lì)（地脈動(dòng)）45.1.3.5.3隨機(jī)激振45.1.3.6振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析

在振動(dòng)測(cè)量中，由測(cè)振傳感器接收的信號(hào)通常是復(fù)雜的時(shí)間函數(shù)。利用信號(hào)處理技術(shù)，通過傅里葉變換，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)加以分析的方法就稱為頻譜分析。 頻譜分析技術(shù)包括幅值譜分析、自功率譜密度函數(shù)分析、互功率譜密度函數(shù)分析、相干函數(shù)分析……等。振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過頻譜分析，可以求得信號(hào)的頻率成分和結(jié)構(gòu)，并進(jìn)而分析系統(tǒng)的傳遞特性；通過頻譜分析，可以對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行動(dòng)力特性監(jiān)測(cè)和故障、缺陷診斷。46.1.3.6振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析46.1.3.6結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量中的《機(jī)械阻抗》機(jī)械阻抗與機(jī)械導(dǎo)納的一般定義為:(Z)=(M)= =47.1.3.6結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量中的《機(jī)械阻抗》47.系統(tǒng)的激勵(lì)一般是力，系統(tǒng)的響應(yīng)可用位移、速度和加速度來表達(dá)，故機(jī)械阻抗和機(jī)械導(dǎo)納又各有三種形式。位移阻抗又稱為動(dòng)剛度，位移導(dǎo)納稱為動(dòng)柔度，速度阻抗稱為機(jī)械阻抗，速度導(dǎo)納簡(jiǎn)稱導(dǎo)納，加速度阻抗又稱為視在質(zhì)量，加速度導(dǎo)納又稱為機(jī)械慣性。測(cè)振傳感器檢測(cè)的信號(hào)是被測(cè)對(duì)象在某種激勵(lì)下的輸出響應(yīng)信號(hào)。目的就是通過對(duì)激勵(lì)和響應(yīng)信號(hào)的測(cè)試分析，找出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，包括固有頻率、振型、阻尼比（…模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度等），即通過結(jié)構(gòu)模態(tài)分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)、缺陷診斷。48.系統(tǒng)的激勵(lì)一般是力，系統(tǒng)的響應(yīng)可用位移、速度和加速度來表達(dá)，1.4典型材料的聲學(xué)參數(shù)49.1.4典型材料的聲學(xué)參數(shù)49.2.聲波透射法檢測(cè)

2.1聲波透射法檢測(cè)特點(diǎn)及適用條件

2.1.1特點(diǎn)（1）可全面、細(xì)致，檢測(cè)全樁長(zhǎng)各個(gè)橫截面樁身完整性，結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。（2）現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)便、快捷。（3）不受樁長(zhǎng)、長(zhǎng)徑比的限制。尤其適合大直徑灌注樁。2.1.2適用條件已預(yù)埋聲測(cè)管基樁（基樁成孔后，灌注混凝土之前，在樁內(nèi)預(yù)埋兩根或兩根以上聲測(cè)管作為聲波發(fā)射和接收換能器的檢測(cè)通道）。50.2.聲波透射法檢測(cè)

2.1聲波透射法檢測(cè)特點(diǎn)及適用條件2.2.2聲波透射法檢測(cè)分析系統(tǒng)51.2.2聲波透射法檢測(cè)分析系統(tǒng)51.2.3超聲波透射法檢測(cè)原理（1）超聲波檢測(cè)儀的發(fā)射源發(fā)射高頻電脈沖波，由發(fā)射換能器轉(zhuǎn)換相應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)，產(chǎn)生超聲波（彈性壓縮波），再由接收換能器接收。檢測(cè)儀將超聲波在混凝土內(nèi)傳播進(jìn)行記錄、顯示和分析。當(dāng)混凝土內(nèi)存在不連續(xù)或破損缺陷時(shí)，形成波阻抗界面，對(duì)傳播的聲波產(chǎn)生反射、透射和折射（當(dāng)混凝土內(nèi)存在松散、蜂窩、孔洞等嚴(yán)重缺陷時(shí)，還將產(chǎn)生波的散射和繞射），使接收換能器接收到聲波（透射）能量降低、聲學(xué)參數(shù)異常。(2)根據(jù)波的初始到達(dá)時(shí)間、波的能量衰減特征、頻率變化和波形畸變程度等特征，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，判定樁身不同剖面、不同斷面測(cè)點(diǎn)混凝土完整性、強(qiáng)度。（3）超聲波速

Vp的平方與介質(zhì)的彈性模量E成正比，與介質(zhì)的質(zhì)量密度ρ成反比。52.2.3超聲波透射法檢測(cè)原理（1）超聲波檢測(cè)儀的發(fā)射源發(fā)射高53.53.

2.4儀器設(shè)備主要包含：聲波儀和換能器。2.4.1聲波換能器的技術(shù)要求

①.圓柱狀、徑向（壓電晶體）換能器，產(chǎn)生徑向超聲波振動(dòng)，沿徑向(水平方向)無指向性。②.外徑小于聲測(cè)管內(nèi)徑，有效工作面軸向長(zhǎng)度不大于150mm。③.換能器的諧振頻率宜采用30一50kHz。需接收較弱信號(hào)時(shí)，宜選用帶前置放大的接收換能器。④.用水作為換能器與介質(zhì)的耦合劑，要求換能器對(duì)水的密閉性滿足lMPa水壓下不滲漏。即檢測(cè)樁長(zhǎng)≤100m。54.2.4儀器設(shè)備主要包含：聲波儀和換能器。54.2.4.2混凝土超聲波儀的技術(shù)要求①.具有實(shí)時(shí)顯示、記錄接收信號(hào)的時(shí)程曲線、頻率測(cè)量或頻譜分析功能。②.聲時(shí)測(cè)量分辨力優(yōu)于或等于0.5μs；聲波幅值測(cè)量相對(duì)誤差小于5％；系統(tǒng)頻帶寬度為1～200kHz；系統(tǒng)最大動(dòng)態(tài)范圍≥100dB。③.聲波發(fā)射脈沖宜為：階躍或矩形脈沖，電壓幅值為200～l000V。

55.2.4.2混凝土超聲波儀的技術(shù)要求①.具有實(shí)時(shí)顯示、記錄2.5檢測(cè)方法2.5.1方法與步驟（1）按規(guī)定在基樁中預(yù)埋聲測(cè)管，作為換能器的通道。（2）檢測(cè)時(shí)每?jī)筛暅y(cè)管為一組。發(fā)射換能器在一根聲測(cè)管中發(fā)射超聲波，接收換能器在另一根聲測(cè)管中接收超聲波信號(hào)。兩只換能器必須保持水平。（3）儀器記錄聲時(shí)、幅度等聲參量，從而可以判斷出該位置兩個(gè)聲測(cè)管間混凝土是否正常。（4）收發(fā)換能器由樁底同時(shí)往上移動(dòng)并逐點(diǎn)依次檢測(cè)整個(gè)剖面的混凝土。檢測(cè)完所有剖面，可獲知各個(gè)剖面、樁身的混凝土完整性狀。

56.2.5檢測(cè)方法56.（5）檢測(cè)通常采用“雙孔法（1發(fā)1收）或三孔法（1發(fā)2收）”。可采用“平測(cè)”、“斜測(cè)”、“扇形掃測(cè)”。（6）正常情況下采用“平測(cè)”方式。在樁身質(zhì)量可疑的測(cè)點(diǎn)周圍，應(yīng)采用加密測(cè)點(diǎn)或采用“斜測(cè)”、“扇形掃測(cè)”進(jìn)行復(fù)測(cè)，進(jìn)一步確定樁身缺陷位置及范圍。其方法參見下圖1。57.（5）檢測(cè)通常采用“雙孔法（1發(fā)1收）或三孔法（1發(fā)2收）”58.58.

2.5.2檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作(1)檢定或校準(zhǔn)、調(diào)試儀器，確定系統(tǒng)延遲時(shí)間t0

；(2)收集待檢工程、受檢樁的施工記錄和相關(guān)技術(shù)資料；(3)將伸出樁頂?shù)穆暅y(cè)管切割到同一標(biāo)高，測(cè)量管口標(biāo)高，作為各測(cè)點(diǎn)高程的基準(zhǔn)。(4)并根據(jù)聲測(cè)管的尺寸和材質(zhì)計(jì)算偶合聲時(shí)tw、聲測(cè)管壁聲時(shí)tp。(5)向各檢測(cè)管內(nèi)注入清水，封口待檢。59.2.5.2檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作59.2.5.3現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（1）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，應(yīng)確認(rèn)儀器、換能器工作正常；（2）準(zhǔn)確量測(cè)各檢測(cè)管(外壁）的間距、樁頂以上聲測(cè)管高度；（3）正常檢測(cè)從樁底開始，宜采用平測(cè)法；（4）測(cè)試中應(yīng)保證發(fā)射與接收聲波換能器以相同標(biāo)高或保持固定高差同步升降，測(cè)點(diǎn)間距不宜大于250mm。（5）在同一根樁各檢測(cè)剖面的檢測(cè)過程中，聲波發(fā)射電壓和儀器設(shè)置參數(shù)應(yīng)保持不變。（6）對(duì)可疑測(cè)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)測(cè)(加密平測(cè)、斜測(cè)、扇形掃測(cè))。60.2.5.3現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（1）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，應(yīng)確認(rèn)儀器、換能器工作2.6聲測(cè)管埋設(shè)要求（1）聲測(cè)管數(shù)量如右圖。（2）測(cè)管內(nèi)徑50—60mm，下端至樁底，上端高出樁頂＞100mm（3）各測(cè)管與樁軸線對(duì)稱布置，相互平行，規(guī)格尺寸一致。（4）聲測(cè)管上、下端加蓋，水密封性好；管內(nèi)無毛刺、異物；管壁不變形。

(5)測(cè)管應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，宜選用鋼管。61.2.6聲測(cè)管埋設(shè)要求（1）聲測(cè)管數(shù)量61.2.7檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)

2.7.1．測(cè)試數(shù)據(jù)處理（1）各測(cè)點(diǎn)主要聲學(xué)參數(shù)（聲速vi、波幅Api、主頻fi）計(jì)算：①波速：vi=L’/tci(tci=ti-tp-t’)②Api—首波幅值③fi—頻信號(hào)主頻值（2）波形觀察和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄；（3)繪制聲參數(shù)—深度曲線根據(jù)測(cè)點(diǎn)計(jì)算、標(biāo)高數(shù)據(jù)，繪制聲速—深度(vi-z)曲線、波幅一深度(Api-z)曲線、主頻一深度(fi-z)曲線（必要時(shí)）。將三條曲線對(duì)應(yīng)起來進(jìn)行異常測(cè)點(diǎn)的綜合分析。62.2.7檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)2.7.1．測(cè)試數(shù)據(jù)處理62.2.7.2數(shù)據(jù)分析與判斷(1)波速判據(jù)

①概率法將同一檢測(cè)剖面各測(cè)點(diǎn)的聲速值vi1由大到小依次排序：v1≥v2≥…vi≥…vn-k≥…vn-1≥vn(n＝0，1,2,…)

63.2.7.2數(shù)據(jù)分析與判斷(1)波速判據(jù)63.②聲速低限值法當(dāng)檢測(cè)剖面n個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲速值普遍偏低且離散性很小時(shí)，宜采用聲速低限值vL判據(jù)，即聲速低限值vi≤vLvi—第i測(cè)點(diǎn)的聲速值，vL—聲速低限值（km／s），由預(yù)留同條件混凝土試件的抗壓強(qiáng)度與聲速對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合本地區(qū)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。64.②聲速低限值法64.(2)PSD判據(jù)(斜率法):PSD=K·△tK=(tci-tci-1)/(zci-zci-1)△t=tci-tci-1

根據(jù)實(shí)測(cè)聲時(shí)計(jì)算某一剖面各測(cè)點(diǎn)的PSD判據(jù)，繪制“判據(jù)值一深度”曲線，然后根據(jù)PSD值在某深度處的突變，結(jié)合波幅變化情況，進(jìn)行異常點(diǎn)判定。

PSD法突出了聲時(shí)變化，對(duì)缺陷較敏感。

PSD法減小了因聲測(cè)管不平行或混凝土不均勻等非缺陷因素造成的測(cè)試誤差、對(duì)數(shù)據(jù)分析判斷的影響。65.(2)PSD判據(jù)(斜率法):65.(3)波幅判據(jù)

接收波首波波幅是判定混凝土灌注樁樁身缺陷的另一個(gè)重要參數(shù);

首波波幅對(duì)缺陷的反應(yīng)比聲速更敏感，但受許多非缺陷因素的影響，其測(cè)值沒有聲速穩(wěn)定。66.(3)波幅判據(jù)接收波首波波幅是判定混凝土灌注樁樁身缺陷的

(4)主頻判據(jù)、實(shí)測(cè)聲波波形

①計(jì)算繪制“主頻一深度曲線”（是輔助判據(jù)，少用）。測(cè)試值沒有聲速穩(wěn)定，對(duì)缺陷的敏感性又不及波幅；聲波接收信號(hào)的主頻漂移程度反映了聲波在樁身混凝土中傳播時(shí)的衰減程度，體現(xiàn)混凝土質(zhì)量的優(yōu)劣。測(cè)點(diǎn)主頻值明顯降低，該測(cè)點(diǎn)混凝土質(zhì)量就越差。②實(shí)測(cè)波形（僅供參考）波形強(qiáng)弱、能量衰減、規(guī)則性一定程度反映了混凝土質(zhì)量狀況。67.(4)主頻判據(jù)、實(shí)測(cè)聲波波形67.2.7.3樁身完整性綜合判定

（1）各聲學(xué)指標(biāo)特點(diǎn)用于判斷樁身混凝土缺陷的多個(gè)聲學(xué)指標(biāo)—聲速、PSD判據(jù)，波幅、主頻、實(shí)測(cè)波形，它們各有特點(diǎn)和有不足。①.聲速是進(jìn)行綜合判定的主要參數(shù)。其測(cè)試值是最穩(wěn)定、可靠性最高的判據(jù)（聲速與混凝土強(qiáng)度有有明確定的正相關(guān)性）。②.波幅是進(jìn)行綜合判定的另一個(gè)重要參數(shù)。其測(cè)試值是一個(gè)相對(duì)比較量，沒有聲速穩(wěn)定，受許多非缺陷因素影響大，但波幅對(duì)樁身混凝土缺陷敏感性高。68.2.7.3樁身完整性綜合判定（1）各聲學(xué)指標(biāo)特點(diǎn)68.（2）綜合分析步驟①確定異常測(cè)點(diǎn)依據(jù)對(duì)各檢測(cè)剖而的測(cè)試結(jié)果分析。②復(fù)測(cè)驗(yàn)證對(duì)異常點(diǎn)的判斷采用加密平測(cè)和交叉斜測(cè)等方法。③推斷樁身缺陷的范圍和程度根據(jù)各個(gè)檢測(cè)剖面細(xì)測(cè)的結(jié)果。缺陷程度判斷依據(jù)：a.實(shí)測(cè)聲速與正?；炷疗骄曀俚钠x程度。

b·實(shí)測(cè)波幅與同一剖面內(nèi)正常混凝土平均波幅的偏離程度。c.實(shí)測(cè)波形與正常混凝土實(shí)測(cè)波形相比的畸變程度。d·缺陷處PSD判據(jù)的突變程度。④在對(duì)缺陷的幾何范圍和程度作出推斷后，按規(guī)范對(duì)樁身完整性類別進(jìn)行判定。69.（2）綜合分析步驟69.70.70.（3）常見缺陷性質(zhì)與聲學(xué)參數(shù)的關(guān)系

對(duì)于混凝土灌注樁：①沉渣：聲速和振幅均劇烈下降,樁底常見。②泥砂、水泥漿：聲速和振幅均明顯下降。在樁身時(shí)是突變，在樁頂是緩變。③混凝土離析：應(yīng)采用波速和振幅兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行綜合分析判斷。a.粗骨料多、砂漿少的地方聲學(xué)界面多（對(duì)聲波的反射、散射強(qiáng)），接收信號(hào)削弱，波幅明顯下降。但粗骨料本身波速高，這些部位聲速值并不低。b.粗骨料少、砂漿多的地方則正好相反，振幅測(cè)值有時(shí)還會(huì)高。但波速明顯下降。c.氣泡密集混凝土:混凝土內(nèi)的分散氣泡不會(huì)使波速明顯降低，但卻使聲波能量明顯衰減。

71.（3）常見缺陷性質(zhì)與聲學(xué)參數(shù)的關(guān)系71.注意點(diǎn)：

1.各聲學(xué)參數(shù)指標(biāo)特點(diǎn)

①聲速測(cè)試值穩(wěn)定、可靠性最高，是主要分析參數(shù)；②波幅的測(cè)試值是一個(gè)相對(duì)比較量；③主頻測(cè)試值對(duì)缺陷的敏感性不及波幅。2.縮頸、局部與層狀缺陷的差異、判定。3.聲測(cè)管不平行度（傾斜）、聲測(cè)管接頭、管上附著物對(duì)測(cè)試值的影響.4.實(shí)測(cè)樁頂管間距與實(shí)際平均管間距存在差異對(duì)實(shí)測(cè)波速的影響.72.注意點(diǎn)：1.各聲學(xué)參數(shù)指標(biāo)特點(diǎn)72.3.低應(yīng)變法檢測(cè)①.現(xiàn)行規(guī)范認(rèn)可的低應(yīng)變檢測(cè)方法：A.反射波法;B.機(jī)械阻抗法(瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)）②.國(guó)內(nèi)普遍的低應(yīng)變檢測(cè)方法：反射波法。3.1反射波法特點(diǎn)和適用范圍3.1.1特點(diǎn)（1）簡(jiǎn)單、快捷、實(shí)用等。（2）受影響因素：①.樁土剛度比（樁周土約束）；②.樁身材料特性（如阻尼）；③.樁身截面阻抗變化影響；④.樁長(zhǎng)、長(zhǎng)徑比影響大（尤其是大直徑灌注樁）。73.3.低應(yīng)變法檢測(cè)①.現(xiàn)行規(guī)范認(rèn)可的低應(yīng)變檢測(cè)方法：73.3.1.2適用條件(1)對(duì)受檢樁要求①.混凝土強(qiáng)度：≥15MPa

②.形狀尺寸：A.設(shè)計(jì)樁身截面規(guī)則（H型、薄壁鋼管樁不適用）;B.有效檢測(cè)樁長(zhǎng)（受樁土剛度比影響）：長(zhǎng)徑比≤30～50、樁長(zhǎng)≤30～50m;③.沖擊激振脈沖波長(zhǎng)（即高頻有效分量限制）：波長(zhǎng)＞5倍〔樁身橫向尺寸〕（2）低應(yīng)變法對(duì)樁身缺陷程度只作定性判定。（3）當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一，低應(yīng)變法宜結(jié)合其他檢測(cè)方法進(jìn)行樁身完整性判定：①.實(shí)測(cè)信號(hào)復(fù)雜，無規(guī)律，低應(yīng)變法無法對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。②.設(shè)計(jì)樁身截面漸變或多變，且變化幅度較大的混凝土灌注樁。74.3.1.2適用條件74.3.2反射波法檢測(cè)基本原理3.2.1理論依據(jù)

（1）以一維波動(dòng)理論為基礎(chǔ)，假設(shè)樁體均勻、連續(xù)，屬于一維線性彈性桿件。（2）在樁頂施加激振力時(shí)，將在樁身中激發(fā)出縱向彈性壓縮應(yīng)力波，遵循波的傳播規(guī)律，以速度Ｃ沿樁身向下傳播。（3）介質(zhì)中傳播的波遇到波阻抗(Ｚ＝Ｅ·Ａ／Ｃ=ρcA)差異界面時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反射、折射等。利用應(yīng)力波的這種性質(zhì)，當(dāng)樁身某截面出現(xiàn)擴(kuò)、縮頸或有夾泥截面等情況，介質(zhì)的阻抗變化，使一部分波產(chǎn)生反射并到達(dá)樁頂，由安裝在樁頂?shù)氖罢駛鞲衅鳒y(cè)試并記錄，由此分析判斷樁身完整性。75.3.2反射波法檢測(cè)基本原理75.3.2.2波速、樁長(zhǎng)和缺陷（1）設(shè)樁底反射初次時(shí)間為T，樁長(zhǎng)為L(zhǎng)，則

c=2L/T（c—波在樁身中傳播速度）故測(cè)到彈性波的傳輸時(shí)間，當(dāng)波速已知時(shí)，即可確定反射波的位置；如樁長(zhǎng)已知，即可測(cè)到樁身混凝土波速。（2）對(duì)于含缺陷樁，如果缺陷部位反射初次時(shí)間為tx則缺陷部位深度為：

LX=tx?c／2

樁身質(zhì)量的缺陷性質(zhì)，可結(jié)合反射波的振幅．相位、頻率、波列組合以及衰減歷時(shí)特征及場(chǎng)地施工、地質(zhì)情況做出評(píng)價(jià)。76.3.2.2波速、樁長(zhǎng)和缺陷76.3.3測(cè)試系統(tǒng)（1）反射波法測(cè)試系統(tǒng)主要由三部分組成：①一體化主機(jī)（含放大、采集、分析等）；②傳感器；③激振器（含瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)兩類）。（2）儀器性能參數(shù)指標(biāo)要求見現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程。77.3.3測(cè)試系統(tǒng)77.

3.4現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)作3.4.1檢測(cè)對(duì)基樁齡期要求（略）（齡期≥14d，抗壓強(qiáng)度≥15MPa）

3.4.2樁頭處理（1）應(yīng)鑿去樁頂浮漿、松散或破損部分；（2）樁頂應(yīng)清理平整、干凈、無積水；（3）割除妨礙正常測(cè)試操作的樁頂外露主筋；（4）樁頂強(qiáng)度、截面尺寸應(yīng)與樁身基本等同；78.3.4現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)作78.

3.4.3激振設(shè)備瞬態(tài)法（常用）：力錘、力棒。（穩(wěn)態(tài)法：電磁激振器。少用，略）(1)錘重（數(shù)N～數(shù)百N）①.小直徑樁、短樁：選擇激振力較小的錘；②.大直徑樁、長(zhǎng)樁：選擇激振力較大的錘或力棒。(2)錘頭材料

①.鋼、鋁、尼龍、塑料、橡皮錘頭產(chǎn)生的脈沖力頻譜帶寬含量從高到底（頻率:數(shù)千至數(shù)百Hz)；②.寬脈沖力：有效頻率低頻含量大。用于大直徑樁、長(zhǎng)樁，深部缺陷檢測(cè)；③.窄脈沖力：有效頻率高頻含量大（但應(yīng)≤2000Hz)。用于小直徑樁、短樁，淺部缺陷檢測(cè)。(3)錘墊：配合錘頭材料選用.79.3.4.3激振設(shè)備79.

3.4.4傳感器安裝

(1)測(cè)點(diǎn)布置①根據(jù)樁徑大小，對(duì)稱樁心布置2—4個(gè)測(cè)點(diǎn)；②實(shí)心樁安裝點(diǎn)在距樁中心約2／3R(R為半徑)；空心樁安裝點(diǎn)與樁心、激振點(diǎn)與樁心連線平面夾角90°。③激振點(diǎn)與傳感器安裝點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離鋼筋籠的主筋。（2）安裝①.傳感器信號(hào)接收方向應(yīng)與樁軸線方向一致；②傳感器安裝面應(yīng)與樁頂面緊密接觸（A.黏結(jié)時(shí)，黏結(jié)層應(yīng)盡可能薄；B.沖擊鉆打孔安裝方式）。（3）激振方向錘擊力應(yīng)沿樁軸線方向。每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)有效信號(hào)數(shù)不宜少于3個(gè)，而且應(yīng)具有良好的重復(fù)性，通過疊加平均提高信噪比。80.3.4.4傳感器安裝80.

3.4.5測(cè)試參數(shù)設(shè)定

(1)合理設(shè)置采樣時(shí)間間隔、采樣點(diǎn)數(shù)、增益、模擬濾波、觸發(fā)方式等，其中增益應(yīng)結(jié)合激振方式通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)確定。

(2)時(shí)域信號(hào)分析的時(shí)間段長(zhǎng)度應(yīng)在2L／c時(shí)刻后延續(xù)不少于5ms,幅頻信號(hào)分析的頻率范圍上限不應(yīng)小于2000Hz。

(3)設(shè)定樁長(zhǎng)應(yīng)為樁頂測(cè)點(diǎn)至樁底的施工樁長(zhǎng)。

(4)樁身波速可根據(jù)本地區(qū)同類型樁的測(cè)試值初步設(shè)定。幅頻信號(hào)分析的

(5)采樣時(shí)間間隔或采樣頻率應(yīng)根據(jù)樁長(zhǎng)、樁身波速和頻域分辨率合理選擇。

(6)傳感器的設(shè)定值應(yīng)按計(jì)量校準(zhǔn)結(jié)果設(shè)定。

81.3.4.5測(cè)試參數(shù)設(shè)定81.

3.4.6信號(hào)采集與篩選

信號(hào)采集和篩選應(yīng)符合下列規(guī)定:(1)每根樁不應(yīng)少于2個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。樁直徑大于l200mm時(shí)．每根樁不應(yīng)少于3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)

(2)對(duì)檢測(cè)信號(hào)應(yīng)做疊加平均處理，每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)參與疊加平均處理的有效信號(hào)數(shù)量不宜少于5個(gè)。

(3)檢測(cè)時(shí)應(yīng)隨時(shí)檢查采集信號(hào)的質(zhì)量，判斷實(shí)測(cè)信號(hào)是否反映樁身完整性特征。

(4)信號(hào)不應(yīng)失真和產(chǎn)生零漂，信號(hào)幅值不應(yīng)超過測(cè)量系統(tǒng)的量程。

(5)對(duì)于同一根受檢樁，不同檢測(cè)點(diǎn)及多次實(shí)測(cè)時(shí)域信號(hào)一致性較差，應(yīng)分析原因，增加檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量。82.3.4.6信號(hào)采集與篩選82.3.5檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)3.5.1信號(hào)處理

(1)采用加速度傳感糯時(shí)，可選擇不小于2000Hz的低通濾波對(duì)積分后的速度信號(hào)進(jìn)行處理；采用速度傳感器時(shí)，可選擇不小于1000Hz的低通濾波對(duì)速度信號(hào)進(jìn)行處理。

(2)當(dāng)樁底信號(hào)較弱時(shí)，可采用指數(shù)放大，被放大的信號(hào)幅值不應(yīng)大于入射波的幅值，進(jìn)行指數(shù)放大后的波形尾部應(yīng)基本回零.

3.5.2樁身波速平均值確定

當(dāng)樁長(zhǎng)已知、樁底反射信號(hào)明確時(shí)，在地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)樁型、成樁工藝相同的基樁中，選取不少于5根I類樁的樁身波速值按下列三式計(jì)算其平均值：83.3.5檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)83..84..84.4．樁身完整性判定

按規(guī)范JGJ106—2003規(guī)定“樁身完整性判斷”

5.檢測(cè)報(bào)告應(yīng)附實(shí)測(cè)波形時(shí)程曲線85.4．樁身完整性判定85.3.6.問題探討3.6.1離析樁樁身出現(xiàn)離析或膠結(jié)不良的缺陷，從理論上分析與縮頸的類似，即在離析的第一界面反射波的相位與初始入射波相位相同，而在離析的底界面的反射波與初始波相位相反，但由于離析的程度差異及材料密度的不同，往往會(huì)引起應(yīng)力波在這缺陷層面和層問的復(fù)雜反射、折射、透射和散射，表現(xiàn)在層間的能量的強(qiáng)吸收，因此在反射波形上表現(xiàn)為波幅值降低，波形較亂，甚至找不出明顯的同向和反向的子波。3.6.2影響基樁動(dòng)測(cè)結(jié)果因素（１）基樁施工工藝及地質(zhì)條件對(duì)反射波法檢測(cè)結(jié)果的影響。a.打入預(yù)制樁：如樁錘選擇不當(dāng),位于堅(jiān)硬巖土的樁底初次反射回來的壓力波至自由樁頂時(shí)，再次反射形成拉力波，常引起在樁身上段的混凝土開裂。樁長(zhǎng)上部1/3處應(yīng)作為重點(diǎn)的檢查范圍。86.3.6.問題探討86.同時(shí)打入樁的殘存應(yīng)力對(duì)波形的影響也不容忽視。

b.振動(dòng)沉管灌注

在沉管過程中振動(dòng)沖擊力產(chǎn)生的應(yīng)力波。靠近沉管周圍土體垂直振動(dòng)為主，較遠(yuǎn)處為水平振動(dòng)。這種水平振動(dòng)力以側(cè)向擠壓土體，易使剛灌注的相鄰樁擠斷或縮頸，尤以軟硬交界土體處最易發(fā)生。另外，在拔管過快時(shí)，也極易產(chǎn)生較軟土體擠壓造成的。3.6.3傳感器的特性、安裝和激振對(duì)反射波的影響

傳感器安裝合理、有足夠的帶寬（如10Hz-2KHz）、量程和良好的阻尼特性；良好的激振條件。87.同時(shí)打入樁的殘存應(yīng)力對(duì)波形的影響也不容忽視。樁身完整性檢測(cè)技術(shù)1.相關(guān)規(guī)范、理論依據(jù)和技術(shù)方法2.聲波透射法檢測(cè)3.低應(yīng)變法檢測(cè)4.高應(yīng)變法檢測(cè)5.鉆芯取樣檢測(cè)88.樁身完整性檢測(cè)技術(shù)1.1.1基樁檢測(cè)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定1.1.1樁身完整性與缺陷（1）樁身完整性：是反映樁身截面尺寸相對(duì)變化，樁身材料密實(shí)性和連續(xù)性的綜合定性指標(biāo)。（2）樁身缺陷：斷裂、裂縫、縮頸、夾泥（砂）、空洞、蜂窩，疏松的總稱。1.1.2規(guī)范對(duì)樁身完整性檢測(cè)要求（1）工程樁應(yīng)進(jìn)行樁身完整性抽樣檢測(cè)；（2）樁身完整性檢測(cè)宜采用兩種或多種合適的檢測(cè)方法進(jìn)行。89.1.1基樁檢測(cè)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定1.1.1樁身完整性與缺陷21.1.3樁身完整性檢測(cè)方法及適用范圍（1）聲波透射法在預(yù)埋聲測(cè)管之間發(fā)射和接受超聲波，通過實(shí)測(cè)聲波在混凝土介質(zhì)中傳播的聲學(xué)參數(shù)（例如：聲速、頻率、振幅以及波形）的相對(duì)變化，對(duì)樁身完整性進(jìn)行判定：①混凝土均勻性；②缺陷及位置；③完整性類別。（2）低應(yīng)變法用低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振方式在樁頂激振，實(shí)測(cè)樁頂?shù)乃俣?、加速度時(shí)程曲線，通過波動(dòng)理論或機(jī)械阻抗理論對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，對(duì)樁身完整性進(jìn)行判定：①缺陷及位置；③完整性類別。90.1.1.3樁身完整性檢測(cè)方法及適用范圍3.

（3）高應(yīng)變法

用重錘在樁頂沖擊激振，實(shí)測(cè)樁頂?shù)?加)速度和力的時(shí)程曲線，通過波動(dòng)理論進(jìn)行分析，檢測(cè)判定：①單樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，分析樁側(cè)與樁端阻力；②缺陷及位置，完整性類別。（4）鉆芯法用鉆機(jī)鉆取芯樣，以檢測(cè)判定：①樁身缺陷（密實(shí)性、連續(xù)性）、②樁長(zhǎng)、③樁底沉渣厚度、④樁身混凝土強(qiáng)度、⑤判斷或鑒別樁端巖土性狀。91.（3）高應(yīng)變法4.1.1.4抽檢數(shù)量(1)柱下三樁或三樁以下的承臺(tái)抽檢樁數(shù)不得少于1根。

(2)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，或地質(zhì)條件復(fù)雜。成樁質(zhì)量可靠性較低的灌注樁，抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的30%，且不得少于20根；其他樁基工程的抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的20%，且不得少于10

根。

注：a

對(duì)端承型大直徑灌注樁，應(yīng)在上述兩款規(guī)定的抽檢樁數(shù)范圍內(nèi)，選用鉆芯法或聲波透射法對(duì)部分受檢樁進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)。抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的10%）。

92.1.1.4抽檢數(shù)量5.

b.地下水位以上且終孔后樁端持力層已通過核驗(yàn)的人工挖孔樁，以及單節(jié)混凝土預(yù)制樁，抽檢數(shù)量可適當(dāng)減少，但不應(yīng)少于總樁數(shù)的10%，且不應(yīng)少于10

根。

C.為了全面了解整個(gè)工程基樁的樁身完整性情況時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加抽檢數(shù)量。1.1.5受檢樁選擇

1施工質(zhì)量有疑問的樁；

2設(shè)計(jì)方認(rèn)為重要的樁；

3局部地質(zhì)條件異常的樁；

4施工工藝不同的樁；

5除上述規(guī)定外，同類型樁宜均勻隨機(jī)分布。93.b.地下水位以上且終孔后樁端持力層已通過核驗(yàn)的人工挖孔樁1.1.6檢測(cè)時(shí)間規(guī)定

1采用低應(yīng)變法或聲波透射法檢測(cè)時(shí)，受檢樁混凝土強(qiáng)度至少達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，且不小于15MPa

。

2采用鉆芯法檢測(cè)時(shí)，受檢樁的混凝土齡期達(dá)到28d

或預(yù)留同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3采用高應(yīng)變法檢測(cè)時(shí)，除上述要求外，還應(yīng)滿足成樁休止時(shí)間要求。94.1.1.6檢測(cè)時(shí)間規(guī)定7.1.2振動(dòng)波與波動(dòng)理論簡(jiǎn)介1.2.1波與振動(dòng)（1）.波的物理定義及類別波動(dòng)是某一物理量的擾動(dòng)或振動(dòng)在空間逐點(diǎn)傳遞時(shí)形成的運(yùn)動(dòng)。.波在空間和時(shí)間的分布可用波函數(shù)F(r±ct)表示（其中“r”—矢徑的幅值，“＋和－”—分別表示波沿正和負(fù)r方向傳播，”c”—波的傳播速率。①機(jī)械波（含聲波、彈性波等）：是構(gòu)成介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)（引起位移、密度、壓強(qiáng)等物理量的變化）在空間的傳遞。相鄰質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用的彈性力或準(zhǔn)彈性力，使某一點(diǎn)的振動(dòng)向鄰近質(zhì)點(diǎn)傳遞。需依靠介質(zhì)的傳遞。②電磁波(含光波等)：是電磁場(chǎng)的振動(dòng)在空間傳遞。依靠的是電磁場(chǎng)本身的規(guī)律，毋需任何介質(zhì)的存在，故可在真空中傳播。95.1.2振動(dòng)波與波動(dòng)理論簡(jiǎn)介8.（2）波形及傳播①.平面波、柱面波和球面波.

三類波見下圖1。空間直角坐標(biāo)系(x,y,z)中，如果r＝x,則在同一個(gè)y-z平面上,波在任一點(diǎn)都有同樣的值，這種波叫平面波；一個(gè)點(diǎn)波源所輻射的波，一般是球面波。96.（2）波形及傳播9.②.標(biāo)量波（如空氣中的聲波）與矢量波（如電磁波）。振動(dòng)物理量有標(biāo)量、矢量之分。③.縱波與橫波

a.縱波（壓縮波）：波的傳播與振動(dòng)方向一致（相反時(shí)稱為拉伸波）

b.橫波（剪切波）：波的傳播與振動(dòng)方向相垂直，只能在固體中傳播。④.簡(jiǎn)諧波

:波函數(shù)F(r±ct)是一種很簡(jiǎn)單的正弦或余弦函數(shù)。通常一確定線性波可分解為n個(gè)簡(jiǎn)諧波的疊加。97.②.標(biāo)量波（如空氣中的聲波）與矢量波（如電磁波）。10.⑤.聲波分類機(jī)械波源所激起振動(dòng)，依據(jù)縱波頻率:a.20Hz～

20000Hz,人可聽覺,振動(dòng)稱為聲振動(dòng),稱為聲波;b.頻率﹥20000Hz時(shí)，稱為超聲波；c.頻率﹤20Hz時(shí)，稱為次聲波。(3）波的強(qiáng)度、能量和衰減①.波都具有強(qiáng)度并攜帶能量②.波衰減性：弱除在真空中外，波在傳播過程中，是不可能維持它的振幅不變的。在媒質(zhì)中傳播中，波所帶的能量總會(huì)因某種機(jī)理或快或慢地轉(zhuǎn)換成熱能或其他形式的能量，從而不斷衰弱，終至消失。98.⑤.聲波分類11.(4）各種波的共同特性①.反射和折射：在不同介質(zhì)的界面上能產(chǎn)生反射和折射，對(duì)各向同性介質(zhì)的界面，遵守反射定律和折射定律；②．疊加性（分解性）：通常的線性波時(shí)遵守波的疊加原理；③.干涉：兩束或兩束以上的波在一定條件下疊加時(shí)能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象；④.衍射：波在傳播路徑上遇到障礙物時(shí)能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象；⑤.偏振：橫波能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象。99.(4）各種波的共同特性12.（5）波的傳播規(guī)律①反射、折射和散射

在均勻的媒質(zhì)中，波沿直線傳播。波由一種均勻的媒質(zhì)射向另一種均勻媒質(zhì)，而且兩個(gè)媒質(zhì)的界面是平面的。入射到界面的波（入射波），一部分在界面上被反射回第一媒質(zhì)（稱為反射波），另一部分則折入第二媒質(zhì)(稱為折射波)。反射角恒等于入射角，而折射角的大小依賴于兩個(gè)媒質(zhì)的有關(guān)物理量的比。對(duì)于電磁波，這個(gè)物理量是介電常數(shù)同磁導(dǎo)率的乘積的平方根。當(dāng)固體中聲波從一個(gè)固體媒質(zhì)投射到另一固體媒質(zhì)時(shí)，在第一媒質(zhì)中，入射波將被反射出兩個(gè)波，而不是一個(gè)，其中一個(gè)是縱波，一個(gè)是橫波。進(jìn)入第二媒質(zhì)時(shí)也將折射出兩個(gè)波。兩種反射波的反射角和兩種折射波的折射角都有一定的規(guī)律。100.（5）波的傳播規(guī)律13.②行波和駐波

不斷前進(jìn)的波，稱為行波；但在特殊情況下似乎囚禁在某個(gè)空間的波。稱為駐波。兩列振幅和頻率都相同，而傳播方向相反的同類波疊加起來就形成駐波。常用讓一列入射波受到媒質(zhì)邊界的反射，以產(chǎn)生滿足條件的反向波，讓二者疊加形成駐波。例如，簡(jiǎn)諧波在駐波腔內(nèi)來回反射，駐波腔的長(zhǎng)度是半波長(zhǎng)的整數(shù)倍，腔端每個(gè)界面在反射時(shí)產(chǎn)生π相位差。駐波中振幅恒為零的點(diǎn)稱為波節(jié)，相鄰波節(jié)相距半個(gè)波長(zhǎng)，兩個(gè)波節(jié)之間的振幅按正弦形分布。振幅最大的點(diǎn)稱為波腹。

101.②行波和駐波

14.1.2.2行波動(dòng)力學(xué)方程

（一維縱波波動(dòng)方程見教材P810）

1.2.2.1一維縱波波動(dòng)方程推導(dǎo)

A.彈性桿件模型1u2

=E/ρ102.1.2.2行波動(dòng)力學(xué)方程

（一維縱波波動(dòng)方程見教材P810B彈性桿件模型2：反射波法其原理是通過錘擊樁頂，應(yīng)力脈沖以波的形式沿樁體傳播，彈性應(yīng)力波在傳播的過程中遇到樁體界面變化時(shí)，將表現(xiàn)為樁身阻抗變化而產(chǎn)生反射波，通過安裝在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮詹ǖ淖兓?，從而判斷樁身的完整情況。一列質(zhì)量為m的小質(zhì)點(diǎn)，相鄰質(zhì)點(diǎn)間用長(zhǎng)度h的彈簧連接。彈簧的彈性系數(shù)（又稱“倔強(qiáng)系數(shù)”）為k。103.B彈性桿件模型2：反射波法其原理是通過錘擊樁頂，應(yīng)力脈沖以其中u(x)表示位于x的質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的距離。施加在位于x+h

處的質(zhì)點(diǎn)m

上的力為：其中:—質(zhì)點(diǎn)慣性力（根據(jù)牛頓第二定律），—彈簧作用力（根據(jù)胡克定律）。根據(jù)達(dá)朗貝爾原理，位于x+h

處質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為：若N

個(gè)質(zhì)點(diǎn)間隔均勻地固定在長(zhǎng)度L

=

Nh

的彈簧鏈上，總質(zhì)量M

=

Nm，鏈的總體勁度系數(shù)為K

=

k/N，則可將上面的方程寫為：104.其中u(x)表示位于x的質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的距離。施加在位于取極限

N

,

h

就得到這個(gè)系統(tǒng)的波動(dòng)方程：波速：105.18.1.2.2.2均質(zhì)彈性桿件中波的傳播與波阻抗A.對(duì)一根均質(zhì)彈性桿件，作出如下假定：

①樁身是一根彈性桿件；②樁在縱向振動(dòng)過程中，其橫截面始終保持平面，即同一截面上的各點(diǎn)僅在樁的軸向作相等的位移；③忽略了樁身內(nèi)、外阻尼和樁周表面的摩擦力的影響。B.1彈性桿中的波阻抗波阻抗是彈性桿件的橫截面積Ａ（㎡）、材料密度ρ（㎏/m3）和材料彈性模量Ｅ（N/m2）的函數(shù)即：106.1.2.2.2均質(zhì)彈性桿件中波的傳播與波阻抗19.Ｚ＝Ｅ·Ａ／Ｃ＝ρ·Ｃ·Ａ（１）式中：Ｚ－波阻抗（Ｎ·Ｓ／m）；Ｃ－應(yīng)力波波速（m／s）；；ρ-材料密度；A-橫截面積。B.2應(yīng)力波沿樁身向下傳播（向下為“+”，壓縮波），當(dāng)樁身的介質(zhì)發(fā)生變化即樁身波阻抗發(fā)生變化時(shí)，傳播方向垂直于界面時(shí)，應(yīng)力波將在介質(zhì)的分界面上產(chǎn)生反射和透射。如V?—入射波，Z1=ρ1c1A1—為樁身混凝土波阻抗；

Z2=ρ2c2A2—為樁身缺陷和樁底巖土部分的波阻抗,則反射波（上行波）：

Vr=-F·V?=-〔(Z1-Z2)/(Z1+Z2)〕·V?

（2）式中F—反射系數(shù)透射波（下行波）：

Vt=T·V?=〔2Z1/(Z1+Z2)〕·V?

（3）式中T—透射系數(shù)107.Ｚ＝Ｅ·Ａ／Ｃ＝ρ·Ｃ·Ａ（１）20.B.3反射系數(shù)FF值可在0～±1范圍內(nèi)變化,反射波與入射波的相位關(guān)系:可以是同相的，也可以是反相的。(1).在樁頂要接受到反射波，必須滿足F≠0。(2).對(duì)于完整樁來說，樁身中無波阻抗的差異，所接受到的反射波基本上是樁底反射上來的；(3).對(duì)于缺陷樁，即有樁身缺陷部分的波阻抗ρ2c2A2存在，就可以根據(jù)反射系數(shù)的正負(fù)來判斷樁身缺陷的性質(zhì)：①.F＞0時(shí)，反射波與入射波同相，若ρ1c1=ρ2c2，則A2＜A1，表明樁身縮徑；②.F＞0時(shí)，反射波與入射波同相，若A1=A2，則ρ2c2＜ρ1c1，表明樁身斷裂、離晰或?yàn)闃兜?；?F＜0時(shí)，反射波與入射波反相，若ρ1c1=ρ2c2，則A2＞A1，表明樁身擴(kuò)徑；

108.B.3反射系數(shù)F21.④.F＜0時(shí)，反射波與入射波反向，若A1=A2，則ρ2c2＞ρ1c1，表明下界面強(qiáng)度大于上界面或嵌巖。

B.4透射系數(shù)T因Z=ρiCiAi

其值總是正的，透射系數(shù)T也總是正值，所以透射波與反射波的相位總是同相的。介質(zhì)波阻抗變化的相應(yīng)位置，可由波速、時(shí)程、距離的關(guān)系求出，即：Tx＝２Lx／Ｃ（４）公式（4）中：△T-反射周期；C-樁身應(yīng)力傳播速度；Lx-變阻抗位置距樁頂?shù)纳疃取?09.④.F＜0時(shí)，反射波與入射波反向，若A1=A2，則ρ2c2＞1.3振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

1.3.1低應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)（如下圖）110.1.3振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

1.3.1低應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)（如下圖）2

⊿u

⊿εk⊿ε

1.3.2檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖將非電量（位移、速度、信號(hào)放大（模擬/數(shù)字）濾波、加速度）轉(zhuǎn)換成電量(電壓、電荷或應(yīng)變）A/D轉(zhuǎn)換、FFT、數(shù)據(jù)據(jù)處理拾振器（檢波器）放大器數(shù)據(jù)采集、顯示、記錄和分析111.⊿u各部分功能：⑴傳感器部分：將非電量轉(zhuǎn)換成電量。傳感器將樁身振動(dòng)波的加速度、速度或位移量轉(zhuǎn)換成電壓量（電動(dòng)式、應(yīng)變式）或電荷量（電壓式）。

⑵放大部分：對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大（電壓放大器、電荷放大器）。⑶數(shù)據(jù)處理部分：進(jìn)行信號(hào)采集（A/D轉(zhuǎn)換）、數(shù)據(jù)處理分析。

①時(shí)域分析:時(shí)程曲線、相關(guān)分析;②頻域分析:幅值譜、功率譜、傳遞函數(shù)、相干分析、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。③專用基樁檢測(cè)分析軟件112.各部分功能：25.1.3.3

測(cè)振傳感器原理（1）組成由兩個(gè)部分組成：

①機(jī)械接收部分，將被測(cè)物理量(振動(dòng)位移、速度、加速度、力或應(yīng)變等)接收為另一個(gè)適合于機(jī)電變換的中間機(jī)械量Xt。

②機(jī)電變換部分：再將Xt，變換為電量ε

(電動(dòng)勢(shì)、電荷量、或電阻、電容、電感等電參量).

（2）分類

①相對(duì)式、慣性式（依據(jù)機(jī)械接收原理）②電動(dòng)式、壓電式、變電阻式、變電容式、變電感式、壓阻式、電渦流式（依據(jù)機(jī)電變換原理）③位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、應(yīng)變傳感器、扭振傳感器、扭矩傳感器（依據(jù)所測(cè)機(jī)械量）④非伺服式、伺服式（依據(jù)接收與變換有無反饋）113.1.3.3

測(cè)振傳感器原理26.1.3.4樁身完整性檢測(cè)中常用的測(cè)振傳感器（1）.慣性式測(cè)振傳感器①由慣性質(zhì)量、阻尼和彈簧組成一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)，是測(cè)振傳感器的感受部分。傳感器的外殼固定在振動(dòng)體上，它與振動(dòng)體一起振動(dòng)，通過量測(cè)慣性質(zhì)量相對(duì)于傳感器外殼的運(yùn)動(dòng)，就可以得到振動(dòng)體的振動(dòng)。②感受到振動(dòng)信號(hào)通過各種轉(zhuǎn)換方式轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由此分為磁電式、壓電式、電阻應(yīng)變式等。③由所測(cè)的振動(dòng)量通?？煞譃槲灰?、速度和加速度傳感器。114.1.3.4樁身完整性檢測(cè)中常用的27.（2）基樁檢測(cè)中常用傳感器①壓電式加速度計(jì)A.由壓電晶體、慣性質(zhì)量塊、壓緊彈簧等組成。B.壓電陶瓷晶體上下兩個(gè)表面產(chǎn)生的電荷與其所受壓力成正比：Q=Ca.F=Ca.ma(Ca—壓電常數(shù)）故與所受到的振動(dòng)加速度成正比。C.特點(diǎn)：體積越小、重量輕，固有（諧振）頻率越高，可測(cè)振動(dòng)頻率高、頻帶寬。115.（2）基樁檢測(cè)中常用傳感器28.116.29.mz。kcD.慣性式傳感器測(cè)振原理

117.mz。kcD.慣性式傳感器測(cè)振原理30.

慣性式測(cè)振傳感器的振動(dòng)是由載體的運(yùn)動(dòng)所引起的。根據(jù)線性系統(tǒng)的疊加原理，振動(dòng)的響應(yīng)是振動(dòng)系統(tǒng)拾振部分對(duì)各個(gè)諧振動(dòng)響應(yīng)的疊加。上圖中，設(shè)載體的絕對(duì)位移為z1，質(zhì)量塊m的絕對(duì)位移為z0，則質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)方程為:

（1-1）

118. 31.質(zhì)量塊m相對(duì)于載體的相對(duì)位移為:

則上式可改寫成:

設(shè)載體的運(yùn)作為諧振動(dòng)，即:則式（1.3-1）可寫成:

（1-2）119.質(zhì)量塊m相對(duì)于載體的相對(duì)位移為:32.

三種情形下的響應(yīng)特性：

(1)z01相對(duì)于載體的振動(dòng)位移z1，此時(shí)相當(dāng)于測(cè)振儀處于位移計(jì)工作狀態(tài)下。此時(shí)幅頻特性和相頻特性分別為:

（1-3）

（1.4）

其幅頻特性曲線曲線如下圖1.1所示。120. 三種情形下的響應(yīng)特性：33.

圖1.1由載體運(yùn)動(dòng)引起的位移響應(yīng)121.圖1.1由載體運(yùn)動(dòng)引起的位移響應(yīng)34(2)z01相對(duì)于載體振動(dòng)速度

，此時(shí)相當(dāng)于測(cè)振儀處于速度計(jì)的工作狀態(tài)下。此時(shí)幅頻特性和相頻特性分別為:

（1.5）

.(1.6)

其幅頻特性曲線如圖1.2所示。122.(2)z0