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基于Mathcad的桩基超声波检测声测管不平行问题研究

2020-03-12

    声波透射法是在预埋声测管之间发射并接收声波,通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化,对桩身完整性进行检测的方法。运用声波透射法对桩身质量进行检测具有方便、快速、准确性高的优点。但在实际施工过程中声测管之间并不都是保持平行状态,致使测得的声时、波幅大都含有声测管弯斜的影响,如果不进行修正,而直接用检测数据去搜索缺陷点,就可能干扰对检测结果的正确判断川。

1声波透射法检测原理及方法
    声波是弹性波的一种,假设混凝土介质为弹性体,则声波在混凝土中的传播服从弹性波传播规律。由发射探头发射的声波经水的藕合传到测管(见图1),再在桩身混凝土介质中传播后,到接收端的测管,再经水祸合、最后到达接收探头。由于液体或气体没有剪切弹性,只能传播纵波,因此超声波测桩技术采用的是纵波分量。在无限大固体介质中传播的纵波声速为:

    当混凝土介质的构成材料、均匀度、施工条件等内外因素基本一致时,声波在其中的传播参数应基本一致;而介质中存在缺陷时,声波在传播过程中就会产生绕射、反射、衰减等现象,使声时、声速、声幅、频谱等发生变化。根据混凝土声学参数测量值和相对变化,分析、判别其缺陷的位置和范围,评定桩基混凝土质量类别。

2声测管不平行成因及危害
    在现行施工技术条件下,声测管的埋设要求平行于桩身且竖直,这个要求在大多数桩中无法实现。
声波透射法检测所用的声测管一般采用钢管或塑料管,预埋时采用捆扎或焊接的方法固定于钢筋笼上,随钢筋笼一起下至孔底,_卜面高出桩顶30 cm,再进行桩身混凝土浇灌。很多因素会造成声测管不平行,主要原因如一下:①由于设计和施工方面的问题,致使钢筋笼横截面上用于固定声侧管的三角形或四边形不是相等平行的等边三角形或正方形,以致固定在其相应顶点_上的声测管在同节钢筋笼中不平行;②钻孔弯曲,使钢筋笼在内弯处受侧压力的作用产生内凹,并使该边的声测管产生向心移动或内弯,失去平行关系;③在钢筋笼吊装焊接时没有将声测管对准,致使声测管连接时发生歪斜L’」。
    桥梁实际施工中,声测管常常发生歪斜和弯曲,如果不对检测所得数据进行修正处理,在对桩身缺陷进行评判时,就可能造成对桩基工程质量误判、重判或漏判。

3声测管不平行的波形特征及修正原理

波形特征
    1)声测管周向偏移。周向偏移指某根声测管在该桩3根或4根声测管所处的圆周上的偏移。若一对声测管距离缩短,则声速、波幅增大;相应的另一对声测管管距必然增加,使声速、波幅变小。
    2)声测管径向偏移。径向偏移指一根或多根声测管向桩心靠近或离开,并引起2对或3对以上声测管声速增大或变小、波幅增大或变小。
    3)声测管弯曲。由于钻孔弯曲,钢筋笼除了弯曲以外,还在下放过程中对内弯处的孔壁产生摩擦、切割,并使声测管陷人孔壁泥土之中,此时若声测管仍固定在钢筋笼上,则必有2对检测管(三管桩)或3对检测管(四管桩)的声速突然变大,若人土的那根检测管发生向心移动,则其声速异常曲线将出现两边逐渐增大,中间突然变小的复杂图形。

我们讨论了在声波透射法检侧中,声测管不平行问题对桩身混凝土缺陷评判的不利影响,采用Mathcad对实测所得的结果进行反算,拟合声测管的函数曲线,对管距修正,进而对声速值进行修正,从而消除声测管不平行问题的影响,避免了缺陷的漏判。

曲线:(x)变化规律复杂,曲线拟合工作量较大,人为误差也大,采用Mathcad进行曲线拟合不但简单方便,图形直观,而且Mathcad是一种简便易学的数学软件,用于处理桩基检测的结果,便于普及非常good


来源:http://www.57269.net/news/2020312404.html
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