低应变检测PPT幻灯片课件

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1.1 波阻抗界面的反射与透射 如介质是不连续的，存在界面 n 介质的波阻抗Z1≠Z2 纵波P垂直入射到界面n时， 产生垂直向上的反射波R 还有垂直的透过波T
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1.2 一维杆件
VB
E

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1.3 一维杆的声速与无限体声速间的关系
一维杆的声速
VB
E

无限体的声速
VP
E

(1 ) (1 )(1 2 )
质点振动而振动，线圈切割磁力线，产生感应电动势输出处理。 临界阻尼——传感器设计在0.6～0.7倍临界阻尼，只振动1～2个
周期，有利于信号的接收和识别 幅频特性——谐振峰小于30Hz，上限频率频率1500－2000Hz
频率低于谐振峰后，灵敏度下降 灵敏度——200mV/(cm·s-1 )
缺点——高频上不去，低频下不来，影响了使用。
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加速度型传感器——压电式 频带范围—— 1 Hz～5000 Hz 安装谐振频率——几十Hz 横向灵敏度——小于5 %，直达波不会很大 电荷灵敏度——对加速度的响应程度
灵敏度高，频带宽，被广泛推广使用
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接收传感器的安装与耦合
传感器的安装和耦合是能否能取得优质信号的关键问题，是检 测工作另一个重要环节。
一般默认采样长度从1024点，只设桩长和波速，仪器自动计 算采样间隔
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增益：信号的放大倍数（放大镜） 对接收到的信号按指定倍数进行放大 长桩信号弱，应加大倍数，短桩减小倍数，以在屏
幕上显示的波形大小适宜为准，不能超屏，也不能过小。 放大的特点是所有信号（含干扰信号）都进行放大了。
区别于信号处理时的放大（指数放大、线性放大） 按指数规律把桩底信号放大显示出来。
L＝40m左右，f＝500～1000Hz，用力棒敲击 L＝15～25m，f＝500～1000Hz，用力棒或软锤头敲击 ● 短桩或浅部缺陷击振频率要高， 用材质硬、质量轻的锤头，轻锤轻敲 L＝10m左右，f＝1000～2000Hz，用质量较轻的铁锤轻敲
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2.4 接收传感器
速度型传感器——磁电式速度传感器 工作原理：电磁传感器固定在实测体上，当被测体产生振动时， 金属外壳和永久磁铁相对静止，线圈在弹簧片支撑下，将随被测体的
平整（桩中心一个点，周边均匀分布几个点） 桩身混凝土强度达到设计强度70%以上才能进行检测
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2.3 瞬态击振问题——击振脉冲宽度要适当 A. 根据桩长、地层状况和预期检测缺陷位置来选择击振脉冲波，
击振频率应能分辨整个桩长的一阶和多阶共振频率（3Δ F以上）， 桩的轴向振动特性
桩长
5m 10m
ΔF（Hz）
B 参数设置： 传感器类型: 速度型、加速度型 激振器：冲击锤、力锤（带传感器的锤）
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采样间隔、采样点数： 决定了每次采样的记录时间长度，一般采样长度设置为
1024个点，采样间隔5μ s～50μ s 举例说明 显示时间：1024×10μ s≈10000μ s ＝10ms 假设V＝4km/s , 可测桩长L＝4km/s×10ms÷2＝10m
100
67
50
33
3ΔF（Hz） 1200 600
300
200
150
100
假设C＝4000m/s ΔF=C/2L
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l 锤头的面积大脉冲宽度宽
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l 锤的落距与脉冲宽度关系不大，只有信号能量大小变化；
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C. 击振的锤及力棒
尼龙头 铁头
力棒（尼龙头）
聚四氟乙烯头 铝头
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激振方法总结
击振脉冲波的主频选择推荐值： ● 长桩、硬地层的中长桩击振频率要求低，用材质软的锤 头，重锤重敲
400
200
3ΔF（Hz） 1200 600
假设C＝4000m/s ΔF=C/2L
20m 100 300
30m 67 200
40m 50 150
60m 33 100
下限频率33Hz，上限频率3Δ F＝1200Hz 因此，击振频率区间（30，1500）Hz
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B . 击振脉冲波的频率与击振脉冲宽度有关， 窄脉冲频率高，宽脉冲频率低。不同材质的锤垫， 能调整脉冲宽度。 锤头的材质软，脉冲宽度宽
低应变反射波法 基桩完整性检测技术
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第三章 反射波法检测技术
1 声学基础
1.1反射波的基本原理
在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下 传播，在桩身存在明显波阻抗界面（如桩底、断桩 或严重离析等部位）或桩身截面积变化（如缩径或 扩径）部位，将产生反射波。反射波经接收、放大、 滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射 信息。据此计算桩身波速、判断桩身缺陷的程度及 位置。
RT＝
Z
2
2Z 2
COS
COS Z1COS
t
（ 注：上式中的α即图中的θ ； 式中的βt即图中的θ2）
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1.5 桩底及缺陷的反射波
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t
t
L 摩擦桩桩底反射
t
L 缩径类缺陷反射 t
L 嵌岩桩桩底反射
L 扩径类缺陷反射
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t
L 扩径多次反射
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2. 现场检测技术要点
2.1 参数设置中应注意的问题 A 工程信息设置 工程名称、检测单位、检测日期 桩号、桩长、桩径、 波速、桩型、灌桩工艺
一般桩身混凝土的泊桑比σ＝（0.2～0.25）
Vp =(1.05 ～ 1.1)VB
VB =(0.9 ～ 0.95) Vp
这是超声波所测声速大于反射波所测声速的原因
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1.4 桩土体系内声波传播规律
入射的半球面波有一些是
斜入射的，根据折射定律
， 在 桩 身 侧 面 将 产 生 折 射 纵 波 PP 和 折射横波PS，使一部分能量由桩身 折射扩散进入地层。折射入地层的 能量与斜入射的折射系数 RT 有关
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不同材质的锤头激励脉冲宽度和主频相关关系
锤头材质 铁头
脉冲宽度 （ms）
0.5
脉冲长度 (m)
1.0
估算主频 （Hz）
1000
铝头
0.75
1.5
666
尼龙头
1.1
2.0
455
聚四氟乙烯
1.3
2.5
385

力棒
1.5
3.0
300
桩长
5m 10m 20m 30m 40m 60m
ΔF（Hz） 400
200
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触发方式：外触发、内触发（力锤） 触发电平：电压大于某个数值（阀值）时，认为是有用信 号
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速度/加速度：显示速度信号或加速度信号 一般使用的是加速度传感器，接收到的是加速度信号
习惯上看速度信号，相当于把原始信号进行积分，显示的 是积分后的速度信号
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2.2 桩头的处理——击振点及接收点应打磨平整 凿去桩头浮浆层和不密实混凝土后，选择2～4个点打磨