基于樁基檢測中聲測管彎曲現象的識別方法

2022-01-20 09:37:56 返回列表

利用聲波儀的低通采集技術和寬頻帶接收技術,依次全剖面獲得發射換能器和接收換能器所在平面測線的500Hz以上頻段聲波信號,得到全剖面實測聲波信號;針對全剖面實測聲波信號,計算實時聲波波速,同時得到全剖面平均波速,并獲得全剖面波速變化圖;針對所述全剖面實測聲波信號進行傅里葉變換,得到全剖面聲波信號頻譜圖。

根據已知設計樁徑和所述全剖面平均波速,計算各點的預估特征頻率,并利用刻度在所述全剖面聲波信號頻譜圖中自動進行連續標識,提取所述全剖面波速變化圖中波速異常區域,并與所述實際特征頻率標識圖進行比對,區分彎管效應和樁身缺陷。

A)儀器選擇與參數設定

利用聲波儀的低通采集技術和寬頻帶接收技術,依次全剖面獲得發射換能器和接 收換能器所在平面測線的500Hz以上頻段聲波信號,得到全剖面實測聲波信號;試驗所使用儀器為如圖3所示的非金屬超聲波檢測儀,配有如圖4所示的圓環式徑 向換能器,發射換能器主頻分別為40kHz、60kHz,接收換能器主頻為60kHz。實測信號均由 1#、2#圓樁(如圖1、圖2所示)聲波透射法檢測獲得。儀器參數設置為:采樣步距為10cm,采樣 點數為2048個,采樣間隔為3μs,通頻帶設置為10Hz-60kHz,延遲時間0μs,發射電壓500v,信 號后處理使用超聲分析系統軟件。其中,所述聲波儀和接收換能器,能夠接收500Hz以上的聲波信號。另外,為確保寬 頻帶響應和接收能力,所用發射換能器和接收換能器不能采用相同的諧振峰,發射換能器 諧振峰不得高于接收換能器諧振峰頻率值的三分之二。


圖1


圖2

(B)實驗方法

針對所述全剖面實測聲波信號,計算實時聲波波速,同時得到全剖面平均波速,并 獲得全剖面波速變化圖;常規對測,分別采用主頻為40kHz、60kHz的換能器發射,主頻為60kHz的換能器接收,采集兩組試驗信號。

(C)數據處理

a判斷波速是否發生異常

針對所述全剖面實測聲波信號進行傅里葉變換,得到全剖面聲波信號頻譜圖; 針對所述全剖面實測聲波信號,根據到時和聲測管管間距,計算實時聲波波速,獲 得全剖面聲波波速變化圖,判斷波速相較場地經驗波速和其他實測波速是否發生異常。 具體地,針對所述全剖面實測聲波信號,根據到時和聲測管管間距,計算實時聲波 波速,根據各待測點實時波速平均計算得到全剖面平均波速,同時獲得全剖面波速變化圖。 b確定預估特征頻率

根據已知設計樁徑和所述全剖面平均波速,計算各點的預估特征頻率,并利用刻 度在所述全剖面聲波信號頻譜圖中自動進行連續標識; 具體地,按公式計算測點預估特征頻率fm=kca/2Dd,Dd為設計直徑,其中fm為求取 的預估特征頻率值,k為修正系數取k=1 .0,ca為全剖面平均波速;根據所述預估特征頻率, 依序在所述全剖面頻譜圖中自動進行逐點標識。

c確定實際特征頻率

根據所述全剖面聲波信號頻譜圖,在所述預估特征頻率附近找到諧振峰對應的實 際特征頻率,修改所述自動完成的標識形成實際特征頻率標識圖; 具體地,在所述全剖面高精度頻譜圖中,在所述預估特征頻率附近查找諧振峰,獲取真正的特征頻率,并予以標識。

d識別聲測管彎曲現象

所述區域波速異常,而所述實際特征頻率基本沒有發生變化,則所述波速異常屬 于彎管效應,與樁身質量無關;所述區域波速偏低,與此同時,所述實際特征頻率高出設定 閾值,則屬于樁身質量問題。

提取所述全剖面波速變化圖中波速異常區域,并與所述實際特征頻率標識圖進行 比對,區分彎管效應和樁身缺陷。


如圖3所示,為樁身混凝土出現缺陷的情況,缺陷包括空洞、混凝土離析、縮頸、局 部疏松等。聲測管彎管則是由于設計或者施工方面的原因,造成聲測管在同節鋼筋籠中位 置出現相對偏移。嚴格來說聲測管彎管并不算缺陷,但彎管處檢測到的信號往往會顯示出 缺陷部位的特征,彎管處由于測點間距增大造成聲波到時增大,此時使用預設的管間距求 出的波速無疑會減小,而當管間距正常但樁身內部存在缺陷時同樣也會出現波速下降的情 況,二者實測信號各有異同,要想準確區分有一定的難度。對于實際工程中出現波速突然減 小情況,此時如何判斷樁身內部情況一直都是工程重點與難點。頻域分析法可以很好的解 決這一工程難題。

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