智博联课件-反射波法检测基桩完整性

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仪器设备——激振设备
振源对检测信号的影响
• 锤头材料:过硬,高频波提高缺陷分辨率,探测浅部缺陷 有利,易衰减,不易获取桩底反射;过软,低频波有利于 桩底反射,但降低桩身上部缺陷的分辨能力。
• 冲击能量:锤重及落锤速度决定能量大小。能量应适中, 过小,应力波很快衰减,看不到下部缺陷和桩底反射。在 检测大直径长桩时应选择较重的力锤并加大锤击速度,大 幅度提高敲击力,但锤过重将掩盖微小缺陷。锤重的选择 应使得有明显的桩底反射为原则。
100倍 • 采样间隔:1us至64ms,可调 • 采样长度:>=4096 • 频响:10Hz至10000Hz • 波形采集、显示、存储、处理、打印
反射波法检测基桩完整性
仪器设备——P8100主机系统 背面 正面
后面 侧面
反射波法检测基桩完整性
仪器设备——P8000采集系统
主要包括控制系统、电源系统、模拟滤波、放大系统、信 号采集、无线传输等。
影响 • 桩在变形时横截面保持为平面,沿截面
有均布的轴向应力
满足以上假定条件时,桩可视为一维杆件
反射波法检测基桩完整性
基本原理——检测原理图
P8100基桩动测仪
P8000无线基桩动测仪
反射波法检测基桩完整性
基本原理——波的传播
当在桩顶垂直施加一瞬时作用力后,桩的端面 上的质点受力后产生振动,而振动的传播就形 成了波,此时弹性波就会沿着桩身进行传播。
P8100的使用
1. 将升级包内的文件解压到计算机的某个文件夹下;
2. 将U盘插入计算机的USB口,将解压后的P8Soft文件 夹拷贝到U盘根目录下,拷贝完毕后拔下U盘;
3. 将U盘插入到动测仪的USB口;
4. 打开动测仪电源,在启动界面点击软件升级按钮,则 关闭当前软件运行升级程序,点击升级钮开始升级 (将U盘中的升级文件拷贝至仪器内的相应文件夹中), 升级完后,提示“软件升级成功”;
• 由于低频不足,使用速度传感器检测桩长大于40m时,时域波 形的桩底反射特征往往模糊不清,频域曲线难见整桩的一阶谐 振。
• 高阻尼速度传感器采用牺牲灵敏度,增大阻尼办法拓宽其频响 范围,比低阻尼速度传感器更适宜于测桩
3 Part Three 仪器的使用 28
现场准备
反射波法检测基桩完整性
P8100的使用
1. 清理桩头
传感器的耦合点及锤的敲击点都必须干净、平整、 坚硬,所以在测试前应对桩头进行必要的处理
2. 安装传感器
安装传感器时,可用稠度较大的黄油、凡士林、 橡皮泥等作耦合剂,耦合剂要尽量薄,粘性要大, 粘结性最好不要受水等的影响。
安装完毕后的传感器必须与桩顶面保持垂直,且 紧贴桩顶面,在信号采集过程中不得产生滑移或 松动。
• [(Z1-Z2)/(Z2+Z1)]V>0 • V & V in the same
direction
F1, v1 F, v
Z1 1 > 2
Z2
F, v
F=[(Z2-Z1)/(Z2+Z1)]F V=[(Z1-Z2)/(Z2+Z1)]V
反射波法检测基桩完整性
基本原理——扩径(颈)

• A2>A1, 2=1, C2=C1 • So that, Z2>Z1 • Z1-Z2<0
5. 点击关闭按钮,退出升级程序,并自动运行更新后的 软件。
P8100的使用 反射波法检测基桩完整性
反射系数
Rv
1C1 A1 1C1 A1
2C2 A2 2C2 A2
透射系数
RT
22C2 A2 1C1A1 2C2 A2
缺陷反射波波 幅的大小与缺 陷尺寸有关
反射波法检测基桩完整性
基本原理——缩径(颈)
• A2<A1, 2=1, C2=C1 • So that, Z2<Z1 • Z1-Z2>0
• [(Z1-Z2)/(Z2+Z1)]V>0 • V & V in the same
1、激振产生的是半 球面波,要求垂直 激振,只产生纵波;
2、因波长较长,远 离桩头后可按准平 面波考虑;
3、近桩头部位有斜 入射发生,会有折 射纵波P、折射横波 S,向桩身外传播;
4、垂直入射的纵波 传播至桩底,再向 上反射。
•检测桩身混凝土 的完整性
•推定缺陷类型及 其在桩身中的位置
反射波法检测基桩完整性
direction
F1, v1
Z1 A1 > A2
F, v
Z2 F, v
F=[(Z2-Z1)/(Z2+Z1)]F V=[(Z1-Z2)/(Z2+Z1)]V
反射波法检测基桩完整性
基本原理——空洞、孔隙、离析
• A2=A1, 2<1, C2<C1 • So that, Z2<Z1 • Z1-Z2>0
反射波法检测基桩完整性
自由端 V1
固定端
V1=V2/2
V2
F=0
V=0
反射波法检测基桩完整性
基本原理——小结
• 对于缩颈类缺陷(缩径、空洞、离析、裂缝等),反射波与入 射波同相
• 对于扩颈类缺陷,反射波与入射波反相 • 当桩长和桩径一定时,桩身强度愈大、桩侧土强度愈小,桩底
反射信号愈强;反之,桩身强度愈低、桩侧土强度愈大,桩底 反射信号愈弱。只考虑地区地质条件差异时,桩的有效检测长 度受桩土刚度比大小的制约。
较强烈的冲击或震动都会导致传感器的性能下降或损坏,所以应防止传感 器从高处跌落或被压在重物之下
反射波法检测基桩完整性
仪器设备——接收传感器
足够的量程范围、动态范围、灵敏度;良好的阻尼特性。 速度传感器:磁电式;将振动速度转换为电量;常用下限
频率10、14、28、38Hz,阻尼0.6-0.7,灵敏度大约 300mv/cm/s. ICP加速度传感器:内装阻抗变换电路的压电加速度计; 压电式;体积小、重量轻、量程大、工作频带宽;常用灵 敏度100mv/g,频响几Hz至几kHz.
2 Part Two 检测仪器及设备 15
仪器设备——主要组成
• 主机系统 • 激振设备 • 接收传感器 • 分析处理软件
反射波法检测基桩完整性
反射波法检测基桩完整性
仪器设备——P8100主机系统
主要包括控制系统、电源系统、模拟滤波、放大系统、信 号采集、控制与分析软件等。
• A/D位数:24位 • 前置放大:1、2、5、10、20、50、
• A/D位数:24位 • 前置放大:1, 2, 4, 8, 16, 32,64倍 • 采样间隔:6.4us~1638.4us多档可调 • 采样长度:>=2048 • 频响:1Hz至10kHz • 波形采集
平板电脑:通过WIFI给采集仪发送指令、获取采集 到的信号,并进行显示、存储、处理
反射波法检测基桩完整性
反射波法检测基桩完整性
仪器设备——激振设备
振源对检测信号的影响
• 接触面积:对于直径灌注桩,除选择重锤加大能量冲击外, 还要加大锤的直径,使接触面积增大。
• 脉冲宽度:脉冲宽度大,有利于长桩及深部缺陷检测,但 波长增大,绕射,小缺陷识别能力差;脉冲宽度小,波长 小,不能满足一维弹性杆的要求,出现速度及波形的畸变。 应根据桩的特点,激发合适脉冲宽度的入射波,有时在同 一根桩上,按照不同的检测目的,需要产生不同的脉冲宽 度。
对阻抗渐变类的缺陷难以判断,甚至可能得出相反的结论。如 桩身渐缩后突然恢复到原截面,则可能得出桩身存在扩颈的结 论。
桩身存在多个缺陷时,深部缺陷易漏判,如第一缺陷在浅部, 尚可以开挖并凿去上部缺陷再进行检测,否则只能通过其它方 法进一步检测。
长径比超过一定限度的桩、浅部缺陷或太小的缺陷,反射波法 都无法正确检测。
基本原理——波的传播
• 折射及折射损失:折射损失主要在桩头附近产生; 土层越硬,折射损失越大,反射信号越弱。
• 衰减损失:高频成份会不同程度的衰减。 桩不是完全弹性的,桩身存在内阻尼 桩是埋入土中,桩侧土的阻力,同样产生弹性波的 衰减
• 反射、透射及反射损失:桩身内出现缺陷的部位及 桩底均存在波阻抗界面,均会产生反射及透射
传感器用耦合剂粘好后,用手指轻弹传感器侧面, 若传感器纹丝不动,则说明传感器已安装好,可 以进行测试。
现场准备
反射波法检测基桩完整性
P8100的使用
3. 选择适当的敲击设备
一般大长桩用大力棒(能量大、频率低),短细桩或测试浅部缺陷时用手锤(能量小, 频率高),介于中间的桩则可用小力棒(能量及频率介于大力棒及手锤之间),当然敲 击设备的选择也与地质情况有关,用户可以根据经验选择
P8100的使用
系统设置
反射波法检测基桩完整性
P8100的使用
常用参数
显示参数
系统设置
反射波法检测基桩完整性
P8100的使用
设备信息
Internet参数
文件管理
反射波法检测基桩完整性
P8100的使用
打开文件
文件的上传
工程及文件的删除 工程及文件的复制
软件升级
反射波法检测基桩完整性
• [(Z1-Z2)/(Z2+Z1)]V<0 • V & V in the opposite
direction
F1, v1
F, v
Z1 A1 < A2
Z2
F, v
F=[(Z2-Z1)/(Z2+Z1)]F V=[(Z1-Z2)/(Z2+Z1)]V
基本原理——桩端模型 • 桩端模型(两种极限状态)
反射波法的局限性
反射波法检测基桩完整性
无法对缺陷准确定性。目前根据波阻抗的变化,仅能将缺陷区 分成缩颈类、扩颈类,也可以计算缺陷位置,但却不能确定缺 陷性质、方位。进一步确定缺陷性质需要检测经验及其它补充 资料。
对缺陷程度的定量分析尚不理想。由于波速不准,据此计算的 缺陷位置误差在10%左右。缺陷在桩轴向的高度及径向的分布 以及缺陷质量下降的程度均难以准确计算。
反射波法检测基桩完整性
该桩桩长约44.0m,混凝土砼强度为C35,桩径600mm。由于桩头灌注 浮浆过长至使凿去浮浆接桩,接桩长度约为2.3m,接桩部分桩径为 800mm,接桩采用钢护筒,采用尼龙、铜和铁锤击振,分辨率有所不同。
尼龙锤
铁锤
铜锤
反射波法检测基桩完整性
仪器设备——接收传感器
速度传感器 加速度传感器 ICP(内置前放)
反射波法检测基桩完整性
基本原理——基本公式
• 阻抗Z = EA/C = AC E: 弹性模量 C: 波速 A: 截面积 : 密度
• 质点力与速度的关系: F=ZV
F=[(Z2-Z1)/(Z2+Z1)]F V=[(Z1-Z2)/(Z2+Z1)]V
C=2L/T=2Lf
C:波速 L:桩长 T:传播时间 f:峰值频率差
4. 仪器连接
将传感器信号线一端接插在 仪器左侧的传感器插孔中 (接插时请注意信号线的插 头上有一个小凸起,而在插 孔的内部有一小凹槽,接插 时只需将小凸起对正小凹槽 (红点对齐)插入,听到 “咔嚓”声后则表示插好。
拔出插头时直接握住插头的 滚花部分慢慢拔出
5. 开机
启动界面
反射波法检测基桩完整性
• 对不同长度、不同类型的基桩,需采用不同 材料、不同能量的激振设备。一般大长桩用 大力棒(能量大、频率低),短细桩或测试 浅部缺陷时用手锤(能量小,频率高),介 于中间的桩则可用小力棒(能量及频率介于 大力棒及手锤之间),当然敲击设备的选择 也与地质情况有关,用户可以根据经验选择
反射波法检测基桩完整性
反射波法检测基桩完整性
反射波法检测 基桩完整性
北京智博联科技股份有限公司
1 基本原理 2 检测仪器及设备 3 仪器的使用 4 模拟桩检测要点及典型波形 5 反射波测桩分析软件
2
1 Part One 基本原理 3
反射波法检测基桩完整性
基本原理——基本假设
• 连续弹性的一维均质杆件(D<<L) • 不考虑桩周土体对沿桩身传播应力波的
仪器设备——激振设备
• 激振效果的好坏,主要受碰撞材料的重量、硬度、弹模、接触 面积及碰撞方向和速度等影响;
• 材质越软、碰撞速度越低,锤体越重,信号的脉冲宽度就越大, 覆盖的高频成份也就越少。
反射波法检测基桩完整性
仪器设备——激振设备
• 碰撞方向和碰撞形式主要影响波形形 态,反射波测桩以自由落体和垂直敲 击为宜,有利于抑制质点的横向振动。
反射波法检测基桩完整性
仪器设备——接收传感器
加速度、速度传感器比较
• 若现场处理或后续分析得当,对于中深部缺陷(2-40m), 两种传感器可以得到相似甚至一致的信号;
• 由于速度传感器的高频不足,浅部缺陷(<2m)辨别困难; 并非所有浅部缺陷都难以识别,如果采用合理振源、合理安装 方法和处理方法,它还是可以识别大部分浅部缺陷,只是较加 速度传感器差而已。
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