[發明專利]一種基樁低應變檢測應力波走時校正方法

在審

• 申請號: 202110808081.8
• 申請日: 2021-07-16
• 公開（公告）號: CN113376261A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 張琦濤;李超勝;尹中南;柴露;柳竹青;毛勇強;程四磊
• 申請（專利權）人: 武漢中巖科技股份有限公司
• 主分類號: G01N29/44
• 分類號: G01N29/44;E02D33/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 徐瑛

本發明公開一種基樁低應變檢測應力波走時校正方法，包括：選擇樁頂的任一位置作為激振點；選擇與激振點間距不同的兩個測點作為傳感器安裝點，分別用于安裝傳感器1和傳感器2；用激振錘在激振點上進行敲擊，通過傳感器1和傳感器2同步進行信號采集；基于傳感器1和傳感器2采集的信號對應力波首波初至時間及其在樁身中傳播的走時進行校正，從而準確地對基樁完整性進行分析。

技術領域

本發明涉及基樁檢測技術領域，具體涉及一種基樁低應變檢測應力波走時校正方法。

背景技術

樁基礎是國內應用最為廣泛的一種基礎形式，其工程質量涉及上部結構的安全。我國年用樁量逾千萬根，施工單位數量龐大且技術水平參差不齊，基樁的施工及工程質量檢測也一直備受各方的關注。

低應變作為一種基樁完整性無損檢測方法，用于判定樁身是否存在缺陷、缺陷的程度及其位置，具備操作簡單、速度快的特點，被廣泛應用于實際工程檢測中。其基本原理是將樁視為一維彈性桿件，在樁頂錘擊力作用下產生應力波，應力波沿樁身向下傳播，當傳播至樁身波阻抗變化界面(一般指缺陷或樁底)時發生反射并被樁頂面的傳感器進行接收，通過對傳感器的響應信號進行分析，從而對基樁完整性進行評價。如圖1。

低應變采集的信號為測點處質點振動速度隨時間變化的曲線，分析時需要從該曲線中分別讀取傳感器首波初至時間和反射波信號到達時間。根據反射波信號到達時間與首波初至時間之差來計算應力波從樁頂播至反射位置后再返回至樁頂這一過程中的走時。結合應力波在樁身中傳播的波速，即可對反射波對應在樁身上的位置進行計算，這里的反射波可能是缺陷、樁底或其他特征反射。設樁身波速為C，分別從傳感器響應信號的判讀樁頂位置、和反射位置對應的時間T_樁頂和T_反射，計算樁身缺陷L_反射的位置，具體如下：

從以上描述可知，在分析過程中需要從信號中判讀樁頂位置、樁身缺陷和樁底位置對應的時間。目前的判讀標準有兩種：一種是以信號波形的峰值作為判讀標準，另一種是以信號波形的起跳點作為判讀標準。實際上只需確保以同一種判讀標準來判讀傳感器首波初至時間和反射波信號到達時間即可，如：根據首波峰值、首波起跳點或者是首波上其他特征點。

在采用傳統方法進行低應變檢測時，一般在樁中心敲擊，傳感器安裝距離樁中心約2R/3處進行信號采集，如附圖2所示。實際測試過程中，在樁頂面激振點敲擊后應力波一部分以縱波形式沿樁身向下傳播，同時一部分還會沿著樁頂面徑向向四周傳播。由于敲擊點和傳感器之間有一定距離，信號從激振時刻開始傳播至傳感器時需要一定的時間，即實際采集到的信號首波初至時間相比激振點處真實的首波初至時間有延遲。如附圖3所示，激振錘敲擊的時刻T₀為真實的零時刻，應力波初次抵達傳感器的時刻為t₀，當傳感器首波信號初至時，應力波已經沿樁身向下傳播了一定的距離。故采用傳統的低應變方法進行檢測和分析時不可避免地會產生一些誤差。

如附圖3所示，設樁身波速為C，采用該方法分析的缺陷位置和樁長分別為：

理論上真實的缺陷位置和樁長分別為：

誤差為：

在采用傳統方法進行低應變檢測時，存在以下問題：

①分析結果不準確。以傳感器首波信號到達時間作為零時刻相比手錘敲擊時刻將存在明顯延遲，導致實際分析過程中樁頂到反射界面之間的走時要比真實的短，根據波速和走時計算的反射界面位置與實際相比偏小，實際分析的缺陷位置或樁長偏小。