超声检测桩基培训PPT课件
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《基桩超声检测教程》PPT课件
就能判别测区内混凝土存在缺陷的性质、大小及空间位置和参考强
度。
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9
混凝土的声学参数
◆声时值(声速值) 由于混凝土缺陷主要是由于灌注时混入泥浆或混入
自孔壁坍落的泥、砂所造成的,缺陷区的夹杂物声速较 低,或声阻抗明显低于混凝土的声阻抗。因此,超生脉 冲穿过或绕过缺陷时,声时值增大。增大的数值与缺陷 的尺度大小有关,所以声时值是判断缺陷有无和计算缺 陷大小的基本物理量。
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4
检测依据
1、《公路工程基桩动测技术规程》(JTG/T F81-01-2004) 2、《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106-2003 J256-2003) 3、《港口工程桩基动力检测规程》(JTJ 249-2001) 4、《铁路工程基桩检测技术规程》(TB 10218-2008)
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◆检测仪:一发一收、一发多收;发射最大 电压值不小于1000V,可调。 ◆传感器:径向振动换能器;径向水平面无 指向性;1MPa水压下能正常工作;直径; 导线有长度标注。
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声测管埋设技术
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15
声测管埋设技术
◆D≤1500mm,按等边三角形布置埋设三根声测管;D> 1500mm,按正方形布置埋设四根声测管。 ◆采用金属管,内径比换能器外径大15mm,采用螺纹连接, 不漏水。 ◆牢固焊接或绑扎在钢筋笼内侧,相互平行、定位准确,埋设至 桩底,管口高出桩顶300mm以上。管底封闭,管口加盖。 ◆以路线前进方向的顶点为起始点,按顺时针方向进行编号、分 组。
8
检测原理
◆当混凝土内存在不连续界面时,缺陷面形成波阻抗界面,产生波 的透射和反射,使接收到的透射波能量明显降低;
◆当混凝土内存在松散、蜂窝、孔洞等缺陷时,将产生波的散射和 绕射;
超声波桩基检测技术培训.pptx
第19页/共130页
图1-11 流体界面上声波的反射与折射
图1-12 固体界面上声波的反射与折射
第20页/共130页
以上情况可以在流体(气体、液体)的分界面看到。在这种情况下,介质中只有单一的波-纵波出现。 在固体介质分界面的情况则复杂一些。当一种波(例如纵波)入射到固体分界面时,不仅波方向发生变化且波型也发生变化,分离为反射纵波、反射横波,折射纵波和折射横波。各类波的传播方向(即反射角与折射角)各不相同,如图1-12所示。
三、声波在介质界面的反射与透射
第13页/共130页
1、垂直入射(1)单一的平面界面 当平面波垂直入射到一个光滑平面界面时,将产生一个与入射波方向相反的反射波和一个与入射波方向相同的透射波(图1-10)。这是波入射到界面上时最简单的情况。
第14页/共130页
第15页/共130页
第34页/共130页
采用超声脉冲检测混凝土缺陷的基本依据是,利用脉冲波在技术条件相同(指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致)的混凝土中传播的时间(或速度)、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化来判定混凝土的缺陷。
一、超声波法检测混凝土缺陷的基本原理
第35页/共130页
超声脉冲波在混凝土中传播速度的快慢,与说,声速高则混凝土密实,相反则混凝土不密实。当有空洞或裂缝存在时,便破坏了混凝土的整体性,超声脉冲波只能绕过空洞或裂缝传播到接收换能器,因此传播的路程增大,测得的声时必然偏长或声速降低。
第22页/共130页
图1-11 流体界面上声波的反射与折射
图1-12 固体界面上声波的反射与折射
第23页/共130页
增大入射波的入射角,则折射波的折射角亦随之增大。如果入射波是纵波,且ν1p<ν2p则由(1.15)式可知,θp>ip,即折射角大于入射角。当ip增大,θp也增大,当θp=90°时,此时的入射角叫第一临界角,用符号i 1;表示。显然,当入射角大于第一临界角时,第二种介质中只有折射横波存在,如图1-13。这是一种获得横波的方法。 第一临界角 (1.18) 当θ=90°时,此时的入射角叫第二临界角,用符号i 2表示,如图1-14。 第二临界角 (1.19)
图1-11 流体界面上声波的反射与折射
图1-12 固体界面上声波的反射与折射
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以上情况可以在流体(气体、液体)的分界面看到。在这种情况下,介质中只有单一的波-纵波出现。 在固体介质分界面的情况则复杂一些。当一种波(例如纵波)入射到固体分界面时,不仅波方向发生变化且波型也发生变化,分离为反射纵波、反射横波,折射纵波和折射横波。各类波的传播方向(即反射角与折射角)各不相同,如图1-12所示。
三、声波在介质界面的反射与透射
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1、垂直入射(1)单一的平面界面 当平面波垂直入射到一个光滑平面界面时,将产生一个与入射波方向相反的反射波和一个与入射波方向相同的透射波(图1-10)。这是波入射到界面上时最简单的情况。
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采用超声脉冲检测混凝土缺陷的基本依据是,利用脉冲波在技术条件相同(指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致)的混凝土中传播的时间(或速度)、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化来判定混凝土的缺陷。
一、超声波法检测混凝土缺陷的基本原理
第35页/共130页
超声脉冲波在混凝土中传播速度的快慢,与说,声速高则混凝土密实,相反则混凝土不密实。当有空洞或裂缝存在时,便破坏了混凝土的整体性,超声脉冲波只能绕过空洞或裂缝传播到接收换能器,因此传播的路程增大,测得的声时必然偏长或声速降低。
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图1-11 流体界面上声波的反射与折射
图1-12 固体界面上声波的反射与折射
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增大入射波的入射角,则折射波的折射角亦随之增大。如果入射波是纵波,且ν1p<ν2p则由(1.15)式可知,θp>ip,即折射角大于入射角。当ip增大,θp也增大,当θp=90°时,此时的入射角叫第一临界角,用符号i 1;表示。显然,当入射角大于第一临界角时,第二种介质中只有折射横波存在,如图1-13。这是一种获得横波的方法。 第一临界角 (1.18) 当θ=90°时,此时的入射角叫第二临界角,用符号i 2表示,如图1-14。 第二临界角 (1.19)
超声检测桩基培训课件
• 特点:准确程度高,漏判概率低,但可能出现误判。
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3
声波的频率范围
次声波 0~20Hz
可闻声波
超声波
特超声波
20Hz~20kHz 20kHz~1000MHz 1000MHz以上
根据质点振动方向与波的传播方向不同,可将机械波分 为纵波、横波和表面波。
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4
纵波
• 质点振动方向与波的传播方向一致的波称为纵波, 又称为P波。是依靠介质时疏时密(即时而拉升,时而 压缩)使介质的容积发生变形引起压强的变化而传播的, 它和介质的体积弹性有关。任何弹性介质都具有体积弹 性,所以纵波可以在任何固体、气体、液体中传播。
PPT学习交流
34
v0 vmsv
vm
1 nk
nk i1
vi
sv
1 nk nk1i1
vi
vm
2
v0——异常判断值; vm——(n-k)个数据的平均值; sv——(n-k)个数据的标准差; λ1——由表查得的与(n-k)相对应的系数。
(2) (3) (4)
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35
n-k
20
22
24
• 接收波形也是反映混凝土质量的一个重要方面,它对混凝土内部的缺陷也较敏感,
在现场检测时,除逐点读取首波的声时、波幅外,还应注意观察整个接收波形态
的变化,作为声波透射法对混凝土质量进行综合判定时的一个重要的参考,因为
接收波形是透过两声测管间混凝土的声波能量的一个总体反映,它反映了发、收
换能器之间声波在混凝土各种声传播路径上的总体能量,其影响区域大于直达波
PPT学习交流
15
波形的变化与混凝土质量
• 由于声波脉冲在缺陷界面的反射和折射,形成波线 不同的波束,这些波束由于传播路径不同,或由于 界面上产生波形转换而形成横波等原因,使得到达 接收换能器的时间不同,因而使接收波成为许多同 相位或不同相位波束的叠加波,导致波形畸变。实 践证明,凡超声脉冲在传播过程中遇到缺陷,其接 收波形往往产生畸变,所以波形畸变程度可作为判 断缺陷程度的参考依据。
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声波的频率范围
次声波 0~20Hz
可闻声波
超声波
特超声波
20Hz~20kHz 20kHz~1000MHz 1000MHz以上
根据质点振动方向与波的传播方向不同,可将机械波分 为纵波、横波和表面波。
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纵波
• 质点振动方向与波的传播方向一致的波称为纵波, 又称为P波。是依靠介质时疏时密(即时而拉升,时而 压缩)使介质的容积发生变形引起压强的变化而传播的, 它和介质的体积弹性有关。任何弹性介质都具有体积弹 性,所以纵波可以在任何固体、气体、液体中传播。
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1 nk nk1i1
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v0——异常判断值; vm——(n-k)个数据的平均值; sv——(n-k)个数据的标准差; λ1——由表查得的与(n-k)相对应的系数。
(2) (3) (4)
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• 接收波形也是反映混凝土质量的一个重要方面,它对混凝土内部的缺陷也较敏感,
在现场检测时,除逐点读取首波的声时、波幅外,还应注意观察整个接收波形态
的变化,作为声波透射法对混凝土质量进行综合判定时的一个重要的参考,因为
接收波形是透过两声测管间混凝土的声波能量的一个总体反映,它反映了发、收
换能器之间声波在混凝土各种声传播路径上的总体能量,其影响区域大于直达波
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波形的变化与混凝土质量
• 由于声波脉冲在缺陷界面的反射和折射,形成波线 不同的波束,这些波束由于传播路径不同,或由于 界面上产生波形转换而形成横波等原因,使得到达 接收换能器的时间不同,因而使接收波成为许多同 相位或不同相位波束的叠加波,导致波形畸变。实 践证明,凡超声脉冲在传播过程中遇到缺陷,其接 收波形往往产生畸变,所以波形畸变程度可作为判 断缺陷程度的参考依据。
《桩基检测》课件
《桩基检测》PPT课件
本课件旨在介绍桩基检测的背景与方法,数据分析与质量评定标准,以及应 用案例和未来发展方向。
一、背景介绍
什么是桩基
桩基是建筑工程中用来承受和传递荷载到地层的建筑元素。
桩基的作用
桩基可以增加地基承载力,改善地基的稳定性,防止地层下沉或滑移。
为什么需要桩基检测
桩基检测可以确保桩基的质量,避免施工质量问题和工程安全隐患。
1 数据处理方法
通过数学模型和统计分析方法,对桩基检测数据进行处理和解读。
2 典型数据分析案例
通过实际案例分析,演示桩基检测数据的分析过程和结果的解释。
四、桩基检测过中的注意事项
考虑的因素
• 地质条件 • 施工工艺 • 监测方法选择
风险评估与应对策略
• 安全风险 • 质量风险 • 管理风险
五、桩基质量评定标准
展望桩基检测技术的未来发展趋势,如智能检测和自动化分析等。
八、参考资料
相关专业书籍
《桩基工程手册》、《桩基检测与评定》等。
文献论文参考
列出一些经典的桩基检测相关文献论文。
பைடு நூலகம்
二、桩基检测方法
1
B. 静载试验法
2
通过施加静力荷载并测定变形和应力 变化来评估桩基的承载力和变形特性。
3
A. 动力触探法
通过测定钻进动力、沉击锤击数和桩 面沉下值等参数来进行桩基检测。
C. 无损检测法
利用声波、电磁或红外等无损检测技 术,无需破坏性地评估桩基的质量和 结构。
三、桩基检测数据分析
评定指标 桩质量等级 桩身承载力
指标标准 一级、二级、三级 标准荷载、极限荷载
六、桩基检测的应用案例
工程案例介绍
本课件旨在介绍桩基检测的背景与方法,数据分析与质量评定标准,以及应 用案例和未来发展方向。
一、背景介绍
什么是桩基
桩基是建筑工程中用来承受和传递荷载到地层的建筑元素。
桩基的作用
桩基可以增加地基承载力,改善地基的稳定性,防止地层下沉或滑移。
为什么需要桩基检测
桩基检测可以确保桩基的质量,避免施工质量问题和工程安全隐患。
1 数据处理方法
通过数学模型和统计分析方法,对桩基检测数据进行处理和解读。
2 典型数据分析案例
通过实际案例分析,演示桩基检测数据的分析过程和结果的解释。
四、桩基检测过中的注意事项
考虑的因素
• 地质条件 • 施工工艺 • 监测方法选择
风险评估与应对策略
• 安全风险 • 质量风险 • 管理风险
五、桩基质量评定标准
展望桩基检测技术的未来发展趋势,如智能检测和自动化分析等。
八、参考资料
相关专业书籍
《桩基工程手册》、《桩基检测与评定》等。
文献论文参考
列出一些经典的桩基检测相关文献论文。
பைடு நூலகம்
二、桩基检测方法
1
B. 静载试验法
2
通过施加静力荷载并测定变形和应力 变化来评估桩基的承载力和变形特性。
3
A. 动力触探法
通过测定钻进动力、沉击锤击数和桩 面沉下值等参数来进行桩基检测。
C. 无损检测法
利用声波、电磁或红外等无损检测技 术,无需破坏性地评估桩基的质量和 结构。
三、桩基检测数据分析
评定指标 桩质量等级 桩身承载力
指标标准 一级、二级、三级 标准荷载、极限荷载
六、桩基检测的应用案例
工程案例介绍
桩基工程检测技术培训课件(ppt 160页)
铁锤测试: 测得0.6m处存在同相反 射,并呈多次反射,判 为Ⅲ类桩,开挖验证为 浅部局部离析
第2章 低应变动力检测
4、杭州绕城北线某标段,钻孔灌注桩,Φ1000,42m,C30
波形显示4.5m处同相反射明显,并伴有9m,14m等后继多 次
反射,判为Ⅲ/Ⅳ类桩。 经开挖验证,4.5m左右局部离析、露筋,截面缺陷1/4-1/3。
单桩基础——采用1根桩(通常为大直径桩)以承受和传 递上部结构(通常为柱)荷载的独立基础
群桩基础——由2根以上基桩组成的桩基础 基桩——桩基础中的单桩
第1章 桩基基础知识
三、桩的分类
1、按对土层的影响分类: (1)挤土桩
如:预制桩 (2)部分挤土桩
如:开口式钢管桩 (3)非挤土桩
如: 灌注桩
2、按桩的使用功能分类: (1)竖向抗压桩 :
基桩检测技术
❖ 第1章 ❖ 第2章 ❖ 第3章 ❖ 第4章 ❖ 第5章 ❖ 第6章 ❖ 第7章 ❖ 第8章 ❖ 第9章 ❖ 第10章 ❖ 第11章 ❖ 第12章
讲解大纲
桩基基础知识 低应变动力检测 高应变动力检测 声波透射法 钻芯法检测 单桩竖向抗压静载试验 单桩竖向抗拔静载试验 单桩水平静载试验 自平衡法静载试验 灌注桩成孔质量检测 灌注桩钢筋笼长度检测 规范要点及技术总结
第2章 低应变动力检测
三、基础理论--应力波理论
1、概念 应力波:当介质的某个地方突然收到一种扰动, 扰动产生的变形会沿着介质由近至远传播开去, 这种扰动传播的现象称为应力波。
波阻抗:Z=ρcA ρ:密度;c:应力波速;A:桩横截面积
第2章 低应变动力检测
2、应力波传播模型
想得出的结论:由于阻抗变化,
波形反应在4m左右扩径,7m后低频振荡,无桩底反应。 经取芯证实在7.5-10.4m胶结不良,取芯率为30%-53%, 其他部位均密实。
第2章 低应变动力检测
4、杭州绕城北线某标段,钻孔灌注桩,Φ1000,42m,C30
波形显示4.5m处同相反射明显,并伴有9m,14m等后继多 次
反射,判为Ⅲ/Ⅳ类桩。 经开挖验证,4.5m左右局部离析、露筋,截面缺陷1/4-1/3。
单桩基础——采用1根桩(通常为大直径桩)以承受和传 递上部结构(通常为柱)荷载的独立基础
群桩基础——由2根以上基桩组成的桩基础 基桩——桩基础中的单桩
第1章 桩基基础知识
三、桩的分类
1、按对土层的影响分类: (1)挤土桩
如:预制桩 (2)部分挤土桩
如:开口式钢管桩 (3)非挤土桩
如: 灌注桩
2、按桩的使用功能分类: (1)竖向抗压桩 :
基桩检测技术
❖ 第1章 ❖ 第2章 ❖ 第3章 ❖ 第4章 ❖ 第5章 ❖ 第6章 ❖ 第7章 ❖ 第8章 ❖ 第9章 ❖ 第10章 ❖ 第11章 ❖ 第12章
讲解大纲
桩基基础知识 低应变动力检测 高应变动力检测 声波透射法 钻芯法检测 单桩竖向抗压静载试验 单桩竖向抗拔静载试验 单桩水平静载试验 自平衡法静载试验 灌注桩成孔质量检测 灌注桩钢筋笼长度检测 规范要点及技术总结
第2章 低应变动力检测
三、基础理论--应力波理论
1、概念 应力波:当介质的某个地方突然收到一种扰动, 扰动产生的变形会沿着介质由近至远传播开去, 这种扰动传播的现象称为应力波。
波阻抗:Z=ρcA ρ:密度;c:应力波速;A:桩横截面积
第2章 低应变动力检测
2、应力波传播模型
想得出的结论:由于阻抗变化,
波形反应在4m左右扩径,7m后低频振荡,无桩底反应。 经取芯证实在7.5-10.4m胶结不良,取芯率为30%-53%, 其他部位均密实。
超声波桩基检测培训课件
8/5/2024
6
超声波桩基检测
各种声波的频率范围(Hz)
在混凝土中超声检测使用的频率一般在20KHz~200KHz范围内。
8/5/2024
7
超声波桩基检测
2、谐振动 物体在一定位置附近作来回重复运动称为振动,例如摆的运动、汽缸中活塞的运动、弹簧振子的运动等,这些是可以直接看到的振动。又例如一切发声体的运动、在高频电压激励下压电晶体的运动,这些是不易或不能直接看到的振动。 相互间由弹性力联系着的质点所组成的物质,称为弹性介质。需要进行超声检验的大量固体构件都是弹性介质。弹性介质是由相互间用小弹簧联系着的质点所组成。如图1-1所示。若这种介质中任何一个质点离开了平衡位置,则会产生使它恢复到平衡位置的力,这就是弹性力。
8/5/2024
17
超声波桩基检测
图1-5纵波
8/5/2024
18
超声波桩基检测
(2) 横波:介质质点的振动方向与波的传播方向垂直,这
种波称为横波,例如绷紧的绳子上传播的波就是横波,
如图1-6所示。横波又常称“ S”波。
横波的传播是使介质产生剪切变形时引起的剪切应
力变化而传播的,因此和介质的切变弹性有关。由于液
8/5/2024
28
超声波桩基检测
(1.8)式表示,在波线上任意一点(距原点距离为x)处的质点在任一瞬时的位移,即沿x轴方向前进的平面余弦的波动方程。 波在一个周期T内(或者说质点完成一次振动)所传播的路程为波长,用表示。根据周期和波速的定义,三者关系为: =νT (1.9) 因为周期T与频率f互为倒数,所以(4.1.9)式也可写为: (1.10) 这是波速、波长、频率间的基本关系。
8/5/2024
13
超声波桩基检测
6
超声波桩基检测
各种声波的频率范围(Hz)
在混凝土中超声检测使用的频率一般在20KHz~200KHz范围内。
8/5/2024
7
超声波桩基检测
2、谐振动 物体在一定位置附近作来回重复运动称为振动,例如摆的运动、汽缸中活塞的运动、弹簧振子的运动等,这些是可以直接看到的振动。又例如一切发声体的运动、在高频电压激励下压电晶体的运动,这些是不易或不能直接看到的振动。 相互间由弹性力联系着的质点所组成的物质,称为弹性介质。需要进行超声检验的大量固体构件都是弹性介质。弹性介质是由相互间用小弹簧联系着的质点所组成。如图1-1所示。若这种介质中任何一个质点离开了平衡位置,则会产生使它恢复到平衡位置的力,这就是弹性力。
8/5/2024
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超声波桩基检测
图1-5纵波
8/5/2024
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超声波桩基检测
(2) 横波:介质质点的振动方向与波的传播方向垂直,这
种波称为横波,例如绷紧的绳子上传播的波就是横波,
如图1-6所示。横波又常称“ S”波。
横波的传播是使介质产生剪切变形时引起的剪切应
力变化而传播的,因此和介质的切变弹性有关。由于液
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超声波桩基检测
(1.8)式表示,在波线上任意一点(距原点距离为x)处的质点在任一瞬时的位移,即沿x轴方向前进的平面余弦的波动方程。 波在一个周期T内(或者说质点完成一次振动)所传播的路程为波长,用表示。根据周期和波速的定义,三者关系为: =νT (1.9) 因为周期T与频率f互为倒数,所以(4.1.9)式也可写为: (1.10) 这是波速、波长、频率间的基本关系。
8/5/2024
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超声波桩基检测
超声法专题知识讲座培训课件
超声法专题知识讲座
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8超声测试及声速值计算(1)
• 当在混凝土浇筑方向的侧面对测时,测区 混凝土中声速代表值应根据该测区中3个测 点的混凝土中中声速值计算公式:
超声法专题知识讲座
31
超声测试及声速值计算(2)
• 当在混凝土浇筑的顶面或底面测试时,测 区声速代表值计算公式:
超声法专题知识讲座
32
结构混凝土强度推定计算(1)
• 当粗骨料为卵石时混凝土抗压强度换算计 算公式:
超声法专题知识讲座
13
结构混凝土强度推定计算(2)
• 当粗骨料为碎石时混凝土抗压强度换算计 算公式:
超声法专题知识讲座
14
结构混凝土强度推定计算(3)
• 当结构或构件的测区数不少于10个时,各 测区混凝土抗压强度换算值的平均值和标 准差计算公式:
• 当结构和构件的测区抗压强度换算值中出现小于10.0MPa的抗压强度 推定值取小于10MPa。
• 当结构或构件中测区数少于10个时
• 当结构或构件中测区数不少于10个或按批量检测时
超声法专题知识讲座
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9综合法测强的特点
• 内外结合全面反映混凝土强度质量 • 减少某些因数的影响 • 弥补单一的某些不足
• 当结构和构件的测区抗压强度换算值中出现小于10.0MPa的抗压强度 推定值取小于10MPa。
• 当结构或构件中测区数少于10个时
• 当结构或构件中测区数不少于10个或按批量检测时
超声法专题知识讲座
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9综合法测强的特点
• 内外结合全面反映混凝土强度质量 • 减少某些因数的影响 • 弥补单一的某些不足
结构混凝土强度推定计算(1)
• 当粗骨料为卵石时混凝土抗压强度换算计 算公式:
《桩的超声波检测》课件
超声波检测的特点
A
无损检测
超声波检测是一种无损检测技术,不会对被检 测物体造成损伤。
高精度
由于超声波的频率较高,其检测精度也相 应较高,能够检测出较小的缺陷和内部结 构变化。
B
C
适用范围广
超声波检测适用于各种材料和结构的检测, 如金属、混凝土、玻璃等。
对环境要求低
超声波检测不受环境温度和湿度的影响,可 以在各种环境下进行检测。
进行现场检测。
案例的检测结果分析
1 2
案例一
通过超声波检测,发现桩身存在裂缝和空洞,经 过分析,确定产生原因为施工不当。
案例二
通过超声波检测,发现桩身存在不均匀沉降和裂 缝,经过分析,确定产生原因为地质条件复杂。
3
案例三
通过超声波检测,发现桩身存在空洞和离析现象 ,经过分析,确定产生原因为材料质量不达标。
D
03 桩的超声波检测技术
桩的超声波检测方法
01
02
03
脉冲反射法
通过发射超声波到桩体内 ,当遇到不同介质时,会 产生反射波,通过接收反 射波来判断桩体的质量。
穿透法
通过发射超声波到桩体内 ,当超声波穿透整个桩体 后,通过接收到的信号来 判断桩体的质量。
共振法
通过调整超声波的频率, 使桩体产生共振,通过共 振信号来判断桩体的质量 。
实际工程案例介绍
案例一
某高速公路桥梁桩基工程
案例二
某大型住宅楼桩基工程
案例三
某铁路隧道桩基工程
案例的超声波检测过程
案例一
01
确定检测方案,布置测线,选择合适的仪器和探头,进行现场
检测。
案例二
02
根据工程要求,制定检测方案,选择合适的仪器和探头,进行
基桩检测培训课件(声波透射法)
建筑工程地基基础测试技术
(超声波检测)
第二章 声波透射法检测
2.1 概述
一、超声波检测概况 超声波(简称声波)透射法检测是弹性波测试方
法的一种,其理论基础建立在固体介质弹性波的传 播理论上,以人工激振的方法向介质(岩石、岩 体、混凝土构筑物)发射声波,在一定的空间距离 上接收介质传播后的声波,通过观测和分析声波在 不同介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数, 解决有关岩土工程中问题。
如从水中向混凝土中入射时
入射波速小于透射波速时的临界现象
V p1
V p1
Vs1
V p2
Vs2
sin(ip) sin( p) sin( s) sin( p) sin( s)
• 第一临界角(无透射纵波)
p 90
• 第二临界角(无透射波)
s 90
i1 sin 1( Vp1 ) Vp2
i2 sin 1( Vp1 ) Vs2
—介质的密度(kg/m3);
E —介质的弹性模量(MPa);
G —介质的剪切模量(Mpa);
Vp —介质的纵波速度(m/s); Vs —介质的横波速度(m/s); VR —介质的瑞利波速度(m/s)。
结论:纵波波速 > 横波波速 > 面波(瑞利波)波速;
2.声速与材料的结构特性 • 材料的尺寸 • 材料中各种成分的组成 • 空隙率 • 缺陷
1Bel=10dB L 10log I 单位为分贝(dB)
I0
如炮声声强 1瓦/米2 ,声强级120分贝。 有的地方规定户外声音不得大于100分贝。
圆盘形换能器的指向性(轴线)
N 近场D区长2 度:
4 4
换能器的指向性
sin (1.221 ) 0
(超声波检测)
第二章 声波透射法检测
2.1 概述
一、超声波检测概况 超声波(简称声波)透射法检测是弹性波测试方
法的一种,其理论基础建立在固体介质弹性波的传 播理论上,以人工激振的方法向介质(岩石、岩 体、混凝土构筑物)发射声波,在一定的空间距离 上接收介质传播后的声波,通过观测和分析声波在 不同介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数, 解决有关岩土工程中问题。
如从水中向混凝土中入射时
入射波速小于透射波速时的临界现象
V p1
V p1
Vs1
V p2
Vs2
sin(ip) sin( p) sin( s) sin( p) sin( s)
• 第一临界角(无透射纵波)
p 90
• 第二临界角(无透射波)
s 90
i1 sin 1( Vp1 ) Vp2
i2 sin 1( Vp1 ) Vs2
—介质的密度(kg/m3);
E —介质的弹性模量(MPa);
G —介质的剪切模量(Mpa);
Vp —介质的纵波速度(m/s); Vs —介质的横波速度(m/s); VR —介质的瑞利波速度(m/s)。
结论:纵波波速 > 横波波速 > 面波(瑞利波)波速;
2.声速与材料的结构特性 • 材料的尺寸 • 材料中各种成分的组成 • 空隙率 • 缺陷
1Bel=10dB L 10log I 单位为分贝(dB)
I0
如炮声声强 1瓦/米2 ,声强级120分贝。 有的地方规定户外声音不得大于100分贝。
圆盘形换能器的指向性(轴线)
N 近场D区长2 度:
4 4
换能器的指向性
sin (1.221 ) 0
桩基检测技术培训讲义概述PPT课件
基本原理
ZEA/ccA
中Z为桩的广义波阻抗(单位为N·s/m),c为桩的弹性波速 度(单位为m/s),E为桩的弹性模量(单位为N/m2),ρ 为桩的质量密度(单位为kg/m3,ρc为桩的波特性阻抗或
波阻抗率(单位为kg/m2·s)。
桩基低应变检测技术
桩基动测实测曲线
激振设备、 传感器、放 大器、信号 采集分析仪。
一 、桩基检测概论
(四)桩基检测技术
施工前的检测、施工中的检测、施工后的检测;
常规方法:
1、单桩竖向抗压静载试验;
2、单桩竖向抗拔静载试验;
3、单桩水平静载试验;
4、钻芯法;
7、动力触探法;
5、高应变动测;
8、声波透射法;
6、低应变动测;
9、取样试件试验;
二、 桩基低应变动力检测
1.适用范围(目的) 本方法是通过分析实测桩顶速度响应信号的特征来 检测桩身的完整性,判定桩身缺陷性质、位置及影 响程度,判断桩端嵌固情况。
桩顶面条件的好坏直接影响测试信号的质量和对桩身完整 性判定的准确性,要求被检桩的桩顶面混凝土质量、截面 尺寸与桩身设计条件基本相同,并且干净无积水。
①灌注桩有低强度的浮浆将直接影响到传感器的安装及锤 击所产生的弹性波在桩顶部分的传播,因此必须清除干净, 以露出干净的混凝土表面为准。
②预应力管桩:当法兰盘与桩身混凝土之间结合密实时, 可不进行处理,若有松动和破损现象,必须用电锯截除, 不可凿除;
低应变动测仪器
FDP204(B)掌上动测仪
目前倾向于低应变法仅 能检测桩身完整性
3.桩身完整性定义
桩身完整性类别是按缺陷对桩身结构承载力的影响程度, 统一划分为四类的: 一类---桩身完整。, 二类---桩身有轻微缺陷,不会影响桩身结构承载力的 发挥。 三类---桩身有明显缺陷,对桩身结构承载力有影响, 一般应采用其他方法验证其可用性,或根据具体情况进行 设计复核或补强处理。 四类---桩身存在严重缺陷,一般应进行补强处理。
桩基检测ppt课件
3 、高应变动测法的抽检率可由工程设计或监理单位 酌情决定,但不宜少于相近条件下总桩数的5%且不少于 5根。
中交二航局G569线北仙公路第一项目部
超声波法: 是在桩身预埋一定数量的声测管,通过清水的耦
合,超声波从一根声测管中发射,在另一根声测管中接 收,或单孔中发射,可以测出被测混凝土介质的参数。 由于超声波在混凝土中遇到缺陷时会波产生绕射、反射 和折射,因而达到接收换能器时,根据声时、波幅及主 频等特征参数的变化来判别桩身的完整性。鉴于目前公 路桥梁工程大量使用大直径桩和超长桩,该方法将越来 越多的使用在基桩的检测中。
中交二航局G569线北仙公路第一项目部
一、声学理论
致密、强度高的混凝土声衰减系数小,相对接收波幅大;强度低或存 在缺陷混凝土衰减系数大,相对接收波幅小。当混凝土质量差或存在缺 陷时接收到的声信号中高频已损失,频率变低。
中交二航局G569线北仙公路第一项目部
一、声学理论
混凝土无缺陷,正常波形
中交二航局G569线北仙公路第一项目部源自中交二航局G569线北仙公路第一项目部
一、声学理论
1.2、固体材料中声波衰减主要的原因:
(1)吸收衰减:声波在固体介质中传播时,由于介质的粘滞性而造成 质点之间的内摩擦,从而使一部分声能转变为热能。 (2)散射衰减:当介质中存在颗粒状结构(如固体介质中的颗粒、缺 陷、掺杂物等)而导致声波能量的衰减。如在混凝土中一方面其中的粗 骨料构成许多声学界面,使声波在这些界面上产生多次反射、折射和波 型转换;另一方面微小颗粒在超声波的作用下产生新的震源,向四周发 射声波,使声波能量的扩散到达最大。 (3)扩散衰减:声波发射器发出的超声波束都有一定的扩散角。波束 的扩散,导致能量的逐渐分散,从而使单位面积的能量随传播距离的增 加而减弱。
中交二航局G569线北仙公路第一项目部
超声波法: 是在桩身预埋一定数量的声测管,通过清水的耦
合,超声波从一根声测管中发射,在另一根声测管中接 收,或单孔中发射,可以测出被测混凝土介质的参数。 由于超声波在混凝土中遇到缺陷时会波产生绕射、反射 和折射,因而达到接收换能器时,根据声时、波幅及主 频等特征参数的变化来判别桩身的完整性。鉴于目前公 路桥梁工程大量使用大直径桩和超长桩,该方法将越来 越多的使用在基桩的检测中。
中交二航局G569线北仙公路第一项目部
一、声学理论
致密、强度高的混凝土声衰减系数小,相对接收波幅大;强度低或存 在缺陷混凝土衰减系数大,相对接收波幅小。当混凝土质量差或存在缺 陷时接收到的声信号中高频已损失,频率变低。
中交二航局G569线北仙公路第一项目部
一、声学理论
混凝土无缺陷,正常波形
中交二航局G569线北仙公路第一项目部源自中交二航局G569线北仙公路第一项目部
一、声学理论
1.2、固体材料中声波衰减主要的原因:
(1)吸收衰减:声波在固体介质中传播时,由于介质的粘滞性而造成 质点之间的内摩擦,从而使一部分声能转变为热能。 (2)散射衰减:当介质中存在颗粒状结构(如固体介质中的颗粒、缺 陷、掺杂物等)而导致声波能量的衰减。如在混凝土中一方面其中的粗 骨料构成许多声学界面,使声波在这些界面上产生多次反射、折射和波 型转换;另一方面微小颗粒在超声波的作用下产生新的震源,向四周发 射声波,使声波能量的扩散到达最大。 (3)扩散衰减:声波发射器发出的超声波束都有一定的扩散角。波束 的扩散,导致能量的逐渐分散,从而使单位面积的能量随传播距离的增 加而减弱。
声波透射法检测灌注桩完整性PPT课件
回弹综合法检测泵送砼强度技术规程》(DBJ/T 01-78-2003) 深圳市标准《深圳地区基桩质量检测技术规程》(SJG 09-99) 国家行业标准《混凝土结构现场检测技术标准》(GBT 50784-
2013)
第二部分 声波透射法检测桩 身完整性检测仪器
1、声波透射法自动检测仪——
超声检测仪,径向换能器
信号质量好振动模式单 一 ,频谱图中的主峰尖 锐,干净,无旁峰
3、声波透射法检测设备的发展
声波透射法因其优势得到广泛应用,声透法检测仪器不断更 新换代,实现测试过程全自动、多剖面、图像化
提升系统的自动化—连续提升,自动记录深度 测试系统的自动化—采集、判读、记录、存储的自动化 处理分析的智能化—数据处理软件、测试结果的图示 一次提升完成多个剖面 剖面的二维测试与结果的三维分析
声时加长,声速降低 波幅降低 接收波主频向低频偏移 波形畸变
测试原理与混凝土上部结构的超声探伤类同
声波透射法检测桩身完整性
检测目的: 桩身缺陷及其位置,判定桩身完整性 检测桩身混凝土均匀性 估测桩身混凝土的抗压强度
检测条件:预埋声测管
检测仪器: 超声仪 圆管型径向换能器
声波透射法的优势
中华人民共和国建筑工业标准《混凝土超声波检测仪》(JG/T 5004-92)
中国工程建设标准化协会标准《超声回弹综合法检测混凝土强 度技术规程》(CECS02:2005)
交通部行业标准《水运工程混凝土试验规程》(JTJ 270-98) 建设部与地矿部《基桩低应变动力检测规程》(JGJ/T 93-95) 一些地区性的声测技术规程,如北京地方标准:《回弹法、超声
《公路工程基桩动测技术规程》 (JTG/T F81-01-2004)
部分省、市、自治区或行业内部制定的相关规程
2013)
第二部分 声波透射法检测桩 身完整性检测仪器
1、声波透射法自动检测仪——
超声检测仪,径向换能器
信号质量好振动模式单 一 ,频谱图中的主峰尖 锐,干净,无旁峰
3、声波透射法检测设备的发展
声波透射法因其优势得到广泛应用,声透法检测仪器不断更 新换代,实现测试过程全自动、多剖面、图像化
提升系统的自动化—连续提升,自动记录深度 测试系统的自动化—采集、判读、记录、存储的自动化 处理分析的智能化—数据处理软件、测试结果的图示 一次提升完成多个剖面 剖面的二维测试与结果的三维分析
声时加长,声速降低 波幅降低 接收波主频向低频偏移 波形畸变
测试原理与混凝土上部结构的超声探伤类同
声波透射法检测桩身完整性
检测目的: 桩身缺陷及其位置,判定桩身完整性 检测桩身混凝土均匀性 估测桩身混凝土的抗压强度
检测条件:预埋声测管
检测仪器: 超声仪 圆管型径向换能器
声波透射法的优势
中华人民共和国建筑工业标准《混凝土超声波检测仪》(JG/T 5004-92)
中国工程建设标准化协会标准《超声回弹综合法检测混凝土强 度技术规程》(CECS02:2005)
交通部行业标准《水运工程混凝土试验规程》(JTJ 270-98) 建设部与地矿部《基桩低应变动力检测规程》(JGJ/T 93-95) 一些地区性的声测技术规程,如北京地方标准:《回弹法、超声
《公路工程基桩动测技术规程》 (JTG/T F81-01-2004)
部分省、市、自治区或行业内部制定的相关规程
5、超声波桩基检测技术培训131页PPT
1、垂直入射
(1)单一的平面界面
当平面波垂直入射到一个光滑平面界面时, 将产生一个与入射波方向相反的反射波和一个与 入射波方向相同的透射波(图1-10)。这是波入 射到界面上时最简单的情况。
先讨论入射波、反射波和透射波声压之间的关系。
在界面上,用反射波声压pr与入射波声压p0的比值表示
声压反射率R,即:
声波法透射法的基本原理
声波:是在介质中传播的机械波,依据波动频率 的不同分为:
次声波:0~2×101Hz 可闻声波:2×101Hz~2×104Hz 超声波:2×104Hz~1010Hz 特超声波:>1010Hz 用于混凝土声波透射法检测的声波频率一般为: 2×104Hz~2.5×1010Hz
同样依据质点振动方向与波的传播方向的可分为: 纵波、横波及表面波。
鉴于目前高重建筑、公路桥梁工程大量使用大 直径桩和超长桩,该方法将越来越多的使用在基桩 的检测中。
分四个部分讲解:
声学理论 检测技术 测试方法 工程实例
第一部分 基本原理
波动与声波的概念 声波在介质中的传播速度 声波在介质界面上的反射与透射 声波在传播过程中的衰减 混凝土中的声波特性
2019年地基基础检测培训班
声波透射法检测桩身完整性
声波透射法(超声波法):
在桩身预埋一定数量的声测管,通过水的耦合 ,超声波从一根声测管中发射,在另一根声测管中 接收,或单孔中发射,可以测出被测混凝土介质的 参数。由于超声波在混凝土中遇到缺陷时会波产生 绕射、反射和折射,因而达到接收换能器时,根据 声时、波幅及主频等特征参数的变化来判别桩身的 完整性。
所以入射角等于反射角(i=β )。
折射定律:入射角(i)的正弦与折射角(θ )
的正弦之比等于入射波与折射波速度之比,即:
孔质量检测ppt
沉渣厚度(承重桩)
≤100mm
二次清孔结束后用带圆锥形测锤的标准 水文测绳测定,测锤重量不应小于1kg
注:①D——桩的设计直径; ②桩径允许偏差,正值指平均断面,负值指个别断面。
序 号
项目
允许偏差
检测方法
1
孔径
承重桩
0 / +50mm
用井径仪或超声直度
<1%
用测斜仪或超声波测井仪
钻孔灌注桩超声波检测成孔质量检测培训
基本原理 利用超声波反射技术,将超声波探头以一定的速率放入充满泥浆的桩孔中,当发射电路产生的电脉冲加到发射换能器上时,换能器垂直孔壁发射出超声波脉冲,超声波在泥浆中传播到孔壁后部分被反射,反射回来的超声波被接收换能器接收,并经过放大、滤波等信号处理后,得到孔径、孔深和垂直度等成孔参数。检测时探头悬浮于泥浆中,与孔壁不发生接触,属非接触式检测方法。 钻孔灌注桩超声波检测成孔质量检测培训
四、检测原则
随机抽样,基本均匀分布。 不同机台或采用不同工艺开始施工的2个桩孔。 水平方向地层性质差异大或容易发生偏斜、坍塌、缩径等不利于施工区内的桩孔。 设计认为重要结构部位的桩孔。 对施工质量有疑问的桩孔。
钻孔灌注桩超声波检测成孔质量检测培训
01
02
五、检测前准备
检测前应具备并熟悉的资料:
岩土工程勘察资料;
钻孔灌注桩超声波检测成孔质量检测培训
1
2
一、检测目的
二、检测依据
上海市工程建设规范《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010 施工前应试成孔,试成孔数量应根据工程规模和场地地质条件确定,且不少于2个。工程桩成孔质量检测应随机,均匀抽检,数量不少于总桩数的10%。 工程桩成孔质量包括四项内容:孔径、孔深、沉渣及垂直度,灌注桩的试桩必须进行成孔检测。 灌注桩混凝土充盈系数应为实际灌注混凝土体积与按设计桩身体积加实际高出高度部分体积之和的比值,充溢系数不得小于1.0,也不宜大于1.3。
≤100mm
二次清孔结束后用带圆锥形测锤的标准 水文测绳测定,测锤重量不应小于1kg
注:①D——桩的设计直径; ②桩径允许偏差,正值指平均断面,负值指个别断面。
序 号
项目
允许偏差
检测方法
1
孔径
承重桩
0 / +50mm
用井径仪或超声直度
<1%
用测斜仪或超声波测井仪
钻孔灌注桩超声波检测成孔质量检测培训
基本原理 利用超声波反射技术,将超声波探头以一定的速率放入充满泥浆的桩孔中,当发射电路产生的电脉冲加到发射换能器上时,换能器垂直孔壁发射出超声波脉冲,超声波在泥浆中传播到孔壁后部分被反射,反射回来的超声波被接收换能器接收,并经过放大、滤波等信号处理后,得到孔径、孔深和垂直度等成孔参数。检测时探头悬浮于泥浆中,与孔壁不发生接触,属非接触式检测方法。 钻孔灌注桩超声波检测成孔质量检测培训
四、检测原则
随机抽样,基本均匀分布。 不同机台或采用不同工艺开始施工的2个桩孔。 水平方向地层性质差异大或容易发生偏斜、坍塌、缩径等不利于施工区内的桩孔。 设计认为重要结构部位的桩孔。 对施工质量有疑问的桩孔。
钻孔灌注桩超声波检测成孔质量检测培训
01
02
五、检测前准备
检测前应具备并熟悉的资料:
岩土工程勘察资料;
钻孔灌注桩超声波检测成孔质量检测培训
1
2
一、检测目的
二、检测依据
上海市工程建设规范《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010 施工前应试成孔,试成孔数量应根据工程规模和场地地质条件确定,且不少于2个。工程桩成孔质量检测应随机,均匀抽检,数量不少于总桩数的10%。 工程桩成孔质量包括四项内容:孔径、孔深、沉渣及垂直度,灌注桩的试桩必须进行成孔检测。 灌注桩混凝土充盈系数应为实际灌注混凝土体积与按设计桩身体积加实际高出高度部分体积之和的比值,充溢系数不得小于1.0,也不宜大于1.3。
桩基检测ppt课件
9字
静载检测法是通过在桩基上 施加静态荷载,观察桩基的 沉降和变形情况,以评估桩 基的承载力和安全性。
9字
静载检测法的优点是结果直 观、可靠,适用于各种类型 的桩基和土质条件。
9字
静载检测法包括平板载荷试 验、螺旋板载荷试验和锚桩 法等。
9字
静载检测法的缺点是加载设 备和试验周期较长,费用较 高。
动力检测法
案例三:某地铁车站桩基检测
总结词
地下工程、大直径桩基
详细描述
该地铁车站采用大直径桩基,深度达15米。为了确保地铁运行的安全,采用了低应变法、声波透射法和钻芯法等 检测方法,对大直径桩基的完整性、承载力和沉降量进行了准确的检测和评估。
04
桩基检测问题与解决方案
问题一:检测数据不准确
总结词
数据不准确是桩基检测中常见的问题,可能导致错误的判断和决策。
智能化检测技术
随着人工智能和机器学习技术的不断发展,桩基检测正逐步 实现智能化。通过算法和模型的训练,能够实现对桩基的自 动检测、识别和评估,提高检测效率和精度。
自动化检测技术
自动化检测技术能够减少人工干预和误差,提高检测的一致 性和可靠性。例如,自动化桩基检测设备能够实现自动定位 、数据采集和初步分析,大大简化检测流程。
无损检测法
无损检测法是在不破坏桩基结构和土质的情况下,通过 物理或化学方法检测桩基的内部缺陷和损伤。
无损检测法的优点是无需破坏桩基结构和土质,对桩基 无损伤,适用于各种类型的桩基和土质条件。
无损检测法包括超声波检测、射线检测、磁粉检测和涡 流检测等。
无损检测法的缺点是结果受操作者经验和技能影响较大 ,需要结合其他检测方法综合评估。
桩基检测的重要性
01
静载检测法是通过在桩基上 施加静态荷载,观察桩基的 沉降和变形情况,以评估桩 基的承载力和安全性。
9字
静载检测法的优点是结果直 观、可靠,适用于各种类型 的桩基和土质条件。
9字
静载检测法包括平板载荷试 验、螺旋板载荷试验和锚桩 法等。
9字
静载检测法的缺点是加载设 备和试验周期较长,费用较 高。
动力检测法
案例三:某地铁车站桩基检测
总结词
地下工程、大直径桩基
详细描述
该地铁车站采用大直径桩基,深度达15米。为了确保地铁运行的安全,采用了低应变法、声波透射法和钻芯法等 检测方法,对大直径桩基的完整性、承载力和沉降量进行了准确的检测和评估。
04
桩基检测问题与解决方案
问题一:检测数据不准确
总结词
数据不准确是桩基检测中常见的问题,可能导致错误的判断和决策。
智能化检测技术
随着人工智能和机器学习技术的不断发展,桩基检测正逐步 实现智能化。通过算法和模型的训练,能够实现对桩基的自 动检测、识别和评估,提高检测效率和精度。
自动化检测技术
自动化检测技术能够减少人工干预和误差,提高检测的一致 性和可靠性。例如,自动化桩基检测设备能够实现自动定位 、数据采集和初步分析,大大简化检测流程。
无损检测法
无损检测法是在不破坏桩基结构和土质的情况下,通过 物理或化学方法检测桩基的内部缺陷和损伤。
无损检测法的优点是无需破坏桩基结构和土质,对桩基 无损伤,适用于各种类型的桩基和土质条件。
无损检测法包括超声波检测、射线检测、磁粉检测和涡 流检测等。
无损检测法的缺点是结果受操作者经验和技能影响较大 ,需要结合其他检测方法综合评估。
桩基检测的重要性
01
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波形的变化与混凝土质量
由于声波脉冲在缺陷界面的反射和折射,形成波线 不同的波束,这些波束由于传播路径不同,或由于 界面上产生波形转换而形成横波等原因,使得到达 接收换能器的时间不同,因而使接收波成为许多同 相位或不同相位波束的叠加波,导致波形畸变。实 践证明,凡超声脉冲在传播过程中遇到缺陷,其接 收波形往往产生畸变,所以波形畸变程度可作为判 断缺陷程度的参考依据。
零声时问题
电延迟时间:从声波仪电路原理可知,发出触发电脉冲并开 始计时的瞬间到电脉冲开始作用到压电体的时刻,电路中有 些触发、转换过程。这些电路转换过程有短暂延迟的响应。
电声转换时间:在电脉冲加到压电体瞬间到产生振动发出声 波瞬间有电声转换的延迟。接收换能器也类似。
声延迟:换能器中压电体辐射出的声波并不是直接进入被测 体,而是先通过换能器壳体或夹心式换能器的辐射体,再通 过耦合介质层,然后才进入被测体。
正常声波
畸变声波
几种声学参数的比较
声速的测试值较为稳定,结果的重复性较好,受非缺陷因素的影响小,在同一桩 的不同剖面以及同一工程的不同桩之间可以比较,是判定混凝土质量的主要参数, 但声速对缺陷的敏感性不及波幅。
接收波波幅(首波幅值)对混凝土缺陷很敏感,它是判定混凝土质量的另一个重 要参数。但波幅的测试值受仪器系统性能、换能器耦合状况、测距等诸多非缺陷 因素的影响,它的测试值没有声速稳定,目前只能用于相对比较,在同一桩的不 同剖面或不同桩之间往往无可比性。
这 时三间部t的分差延异迟。构声成波了在仪被器测测物读体时中间的t传1与播声时波间在t被=测t1体-中t传0 播
零声时的测量
将发、收换能器平行悬于清水中,逐次改变两换能器的间距,并测定相 应声时和两换能器间距,做若干点的声时—间距线性回归曲线,就可求 得t0
扩散衰减:声波发射器发出的超声波波束都有一 定的扩散角。波束的扩散,导致能量的逐渐分散, 从而使单位面积的能量随传播距离的增加而减弱。
第二讲
检 测 技术
桩内跨孔透射法
桩内单孔透射法
桩外孔透射法
混凝土内部缺陷对声波波速的影 响
接收声波波幅与混凝土质量
接收声波波幅是表征声波穿过混凝土后能量衰减程度的指标 之一。接收波幅值越低,混凝土对声波的衰减就越大。根据 混凝土中声波衰减的原因可知,当混凝土中存在低强度区、 离析区以及存在夹泥、蜂窝等缺陷时,吸收衰减和散射衰减 增大,使接收波波幅明显下降。幅值可直接在接收波上观察 测量,也可用仪器中的衰减器测量,测量时通常以首波(即 接收信号的前面半个周期)的波幅为准。
超声波透射法检测基桩混凝土完整性 授课人:
第一讲
超声波的基本理论
声波透射法的基本原理
基桩成孔后,灌注混凝土之前,在桩内预埋若干根 声测管作为声波发射和接收换能器的通道,在桩身 混凝土灌注若干天后开始检测,用声波检测仪沿桩 的纵轴方向以一定的间距逐点检测声波穿过桩身各 横截面的声学参数, 然后对这些检测数据进行处理、 分析和判断,确定桩身混凝土缺陷的位置、范围、程 度,从而推断桩身混凝土的连续性、完整性和均匀 性状况,评定桩身完整性等级。
幅已很小了。表面波也只能在固体中传播。
声波在固体传播过程中的衰减
吸收衰减:声波介质中传播时,部分机械能被 介质转换成其他形式的能量(如热能)而散失, 这种衰减现象称为吸收衰减。
散射衰减:声波在一种介质中传播时,因碰到另 一种介质组成的障碍物而向不同方向产生散射, 从而导致声波减弱(即声传播的定向性减弱)的 现象称为散射衰减。
横波
介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称为 横波,又称为S波。是依靠使介质产生剪切变形引起的 剪切力变化而传播的,它和介质的剪切弹性相关。由 于液体、气体无一定形状,不具备切变弹性,不能承 受剪切应力,所以横波只能在固体介质中传播。
表面波
固体介质表面受到交替变化的表面张力作用,介质表面 质点发生相应的纵向振动和横向振动,结果使质点做这 两种振动的合成运动,即绕其平衡位置作椭圆运动,该 质点的运动又波及相邻质点,而在介质表面传播,这种 波称为表面波,又称R波。表面波传播时,质点振动的振 幅随深度的增加迅速减少,当深度超过2倍的波长时,振
接收声波幅值与混凝土质量紧密相关,它对缺陷区的反应比 声时值更为敏感,所以它也是缺陷判断的重要参数之一。
频率变化与混凝土质量
声波脉冲是复频波,具有多种频率成分。当 它们穿过混凝土后,各频率成分的衰减程度 不同,高频部分比低频部分衰减严重,因而 导致接收信号的主频率向低频端漂移。其漂 移的多少取决于衰减因素的严重程度。所以, 接收波主频率实质上是介质衰减作用的一个 表征量,当遇到缺陷时,由于衰减严重,使 接收波主频率明显降低。
特点:准确程度高,漏判概率低,但可能出现误判。
声波的频率范围
次声波 0~20Hz
可闻声波
超声波
特超声波
20Hz~20kHz 20kHz~1000MHz 1000MHz以上
根据质点振动方向与波的传播方向不同,可将机械波分 为纵波、横波和表面波。
纵波
质点振动方向与波的传播方向一致的波称为纵波, 又称为P波。是依靠介质时疏时密(即时而拉升,时而 压缩)使介质的容积发生变形引起压强的变化而传播 的,它和介质的体积弹性有关。任何弹性介质都具有 体积弹性,所以纵波可以在任何固体、气体、液体中 传播。
接收波形也是反映混凝土质量的一个重要方面,它对混凝土内部的缺陷也较敏感, 在现场检测时,除逐点读取首波的声时、波幅外,还应注意观察整个接收波形态 的变化,作为声波透射法对混凝土质量进行综合判定时的一个重要的参考,因为 接收波形是透过两声测管间混凝土的声波能量的一个总体反映,它反映了发、收 换能器之间声波在混凝土各种声传播路径上的总体能量,其影响区域大于直达波 (首波)。
接收波主频的变化虽然能反映声波在混凝土中的衰减状况,从而间接反映混凝土 质量的好坏,但声波主频的变化也受测距、仪器设备状态等非缺陷因素的影响, 因此在不同剖面以及不同桩之间的可比性不强,只用于同一剖面内各测点的相对 比较,其测试值也没有声速稳定。因此,目前主频漂移指标仅作为声速、波幅的 辅助判据。