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声波透射探究声测管斜管的管距方法

2020-02-25

桩基工程属于隐蔽工程 ,其施工完成后的质 量检测对于结构安全至关重要。声波透射法作为 目前最常用的桩基质量检测技术手段之一 ,具有 操作简便 、 检测范围广、 检测细致全面 、 数据丰富 可靠等优点。在声波透射法检测中, 波速是用于判 别桩身完整性最重要的声学参数 ;但波速并不是 通过声波仪直接测量得到的,而是通过在基桩顶 部测得的声测管间距除以声波在两根声测管所夹 混凝土中的传播时间得到。

在实际检测过程中, 若两根声测管相互平行,  则在某测点处 , 根据桩顶声测管间距和声波实际 传播时间计算得到的声速 ,与该测点的实际声速 值是相同的。但在实际工程中, 若施工人员在声测 管焊接过程中发生操作失误 ,或在灌注混凝土过 程中过量灌注挤压钢筋笼, 就会产生声测管弯曲、倾斜等不利情况,导致同一个检测剖面的实际测 距与量测的桩顶声测管间距之间有差距 ,造成计 算所得到的声速值偏大或偏小 ,容易引起桩身完 整性的误判 ; 当声速值发生严重偏差时, 甚至无法 分析实测数据 , 导致检测失败 ; 更有甚者 , 当声测 管弯曲到一定程度时,声测换能器无法下降至桩 底, 或卡在声测管中无法提起 , 不仅不能进行基桩检测, 还会造成仪器受损。  针对上述问题 ,本文以长沙市万家丽路快速 化改造工程桩基完整性检测为背景 ,结合多年的 工程经验,整理总结了常用的声测管斜管管距修 正方法,并以实际工程数据对 比分析 了各修正方 法的效果, 最后综合考虑多方面因素, 给出了声测 管斜管管距修正的最优方法。 

1、投影法:采用投影法进行管距修正时,首先要根据实测数据进行拟合计算得到该斜管在空间中的直线方程 ,然后利用空间中点与点之间的距离公式求得某一剖面下的真实管距。 

 

2、扇形扫测 法 扇形扫测法修正管距的步骤如下 : 

( 1 ) 以实测声速 一深度曲线的突变点为分界点将曲线划分为若干段 ,但是某一深度的测点声速值用上下扇形扫测后的平均值代替。 

( 2 ) 将在某一水平测试面测得的声速值和通过扇形扫测所得声速值的平均值来拟合,得到拟合曲线 。 

( 3 ) 假定桩身混凝土均匀, 并以桩顶混凝土声速为基准 , 若桩顶混凝土存在缺陷, 则取桩顶往下2—4   m混凝土声速平均值为基准。由

3、神经网络法 神经网络本质是一种数学模型 ,大量神经元 节点依据不同的连接方式建立复杂的网络,每个 节点中包含一个特定的输出函数 , 即激励函数 。

测管弯曲函数进行逼近, 隐层神经单元个数为 5 。  实现函数逼近的步骤如下 : 

( 1 ) 定义样本输入矢量 P和 目标矢量。 

( 2 ) 初始化网络设置, 设置矢量 W   、 b   、 W : 、 b   。

( 3 ) 利用 MA T L A B软件 , 采用 自适应学习率调 整算法对 B P神经网络进行训练, 训练完成即代表 函数逼近实现。  最后将逼近得到的函数代人公式,求得声测 管斜管管距修正后不同深度的声速值。 

针对上节总结梳理的三种常用的管距修正方 法 ,本节结合长沙市万家丽路快速化改造工程桩 基完整性检测中遇到的实际问题 ,采用三种不同 的方法进行修正 , 并计算修正后的实际声速值 , 再 根据规范要求计算其声速平均值 ,对不同方法的 修正效果进行综合评估。

选择试桩 的实测声速 一深度 曲线如图 4所 示,曲线在8nl左右的深度处开始下弯,至 15nl左右处又逐渐上扬。以曲线的转折点即15nl处为 分界点, 对实测曲线进行拟合 , 然后再对管距进行修正。 

如图 5所示分别为投影法、扇形扫测法和神 经网络法对实例中选取的剖面实测曲线的修正结 果。修正曲线能够在反映桩身质量缺陷的基础上,  将其他非桩身质量缺陷引起的异常声速值修正至 混凝土正常声速范围内。为评估不同方法的修正 效果 , 对其修正后的声速值进行统计, 对比分析。

通过表 2所反映的  ,其数值大小客观反映了不同管距修正方法的效果。分析如下: 

( 1 ) 投影法拟合曲线精度低 , 误差最大 , 拟合 效果也最差。 

( 2 ) 扇形扫测法避免了声速波动带来的影响,  规避了系统误差 , 拟合效果较好。 

( 3 ) 神经网络法通过 B P神经网络对声测管弯 曲函数实现逼近, 其精度最高, 拟合效果也最好。

在查阅大量文献的基础上 ,结合个人工程经验 , 从简易性 、 工作量 、 适用范围和精确度四个维度对三种修正方法进行评估 , 每个评估 因素分上中、 下三个相对指标( 见表 3 ) 。  在综合评价前 ,从修正过程和修正效果两个角度出发 , 对以上四个评估要素进行重要性排序首先 ,修正管距的 目的是获得某深度处的真实声测管间距 , 故修正效果的重要性大于修正过程 , 即 适用范围和精确度两个评估要素相对简易性和工 作量而言更重要 ; 然后 , 修正的精度直接影响桩身 完整性的判别 , 故精确度的重要性大于适用范围;  最后 ,由于声波透射法检测采集得到的数据量巨 大 , 伴随而来的数据处理工作量也会大大增加 , 因 此工作量的重要性大于简易性。综上所述 , 重要性 排序为: 精确度>适用范围>工作量>简易性。


来源:http://www.57269.net/news/2020225390.html
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