[发明专利]一种基桩低应变检测应力波走时校正方法

说明书

本发明公开一种基桩低应变检测应力波走时校正方法，包括：选择桩顶的任一位置作为激振点；选择与激振点间距不同的两个测点作为传感器安装点，分别用于安装传感器1和传感器2；用激振锤在激振点上进行敲击，通过传感器1和传感器2同步进行信号采集；基于传感器1和传感器2采集的信号对应力波首波初至时间及其在桩身中传播的走时进行校正，从而准确地对基桩完整性进行分析。

技术领域

本发明涉及基桩检测技术领域，具体涉及一种基桩低应变检测应力波走时校正方法。

背景技术

桩基础是国内应用最为广泛的一种基础形式，其工程质量涉及上部结构的安全。我国年用桩量逾千万根，施工单位数量庞大且技术水平参差不齐，基桩的施工及工程质量检测也一直备受各方的关注。

低应变作为一种基桩完整性无损检测方法，用于判定桩身是否存在缺陷、缺陷的程度及其位置，具备操作简单、速度快的特点，被广泛应用于实际工程检测中。其基本原理是将桩视为一维弹性杆件，在桩顶锤击力作用下产生应力波，应力波沿桩身向下传播，当传播至桩身波阻抗变化界面(一般指缺陷或桩底)时发生反射并被桩顶面的传感器进行接收，通过对传感器的响应信号进行分析，从而对基桩完整性进行评价。如图1。

低应变采集的信号为测点处质点振动速度随时间变化的曲线，分析时需要从该曲线中分别读取传感器首波初至时间和反射波信号到达时间。根据反射波信号到达时间与首波初至时间之差来计算应力波从桩顶播至反射位置后再返回至桩顶这一过程中的走时。结合应力波在桩身中传播的波速，即可对反射波对应在桩身上的位置进行计算，这里的反射波可能是缺陷、桩底或其他特征反射。设桩身波速为C，分别从传感器响应信号的判读桩顶位置、和反射位置对应的时间T_桩顶和T_反射，计算桩身缺陷L_反射的位置，具体如下：

从以上描述可知，在分析过程中需要从信号中判读桩顶位置、桩身缺陷和桩底位置对应的时间。目前的判读标准有两种：一种是以信号波形的峰值作为判读标准，另一种是以信号波形的起跳点作为判读标准。实际上只需确保以同一种判读标准来判读传感器首波初至时间和反射波信号到达时间即可，如：根据首波峰值、首波起跳点或者是首波上其他特征点。

在采用传统方法进行低应变检测时，一般在桩中心敲击，传感器安装距离桩中心约2R/3处进行信号采集，如附图2所示。实际测试过程中，在桩顶面激振点敲击后应力波一部分以纵波形式沿桩身向下传播，同时一部分还会沿着桩顶面径向向四周传播。由于敲击点和传感器之间有一定距离，信号从激振时刻开始传播至传感器时需要一定的时间，即实际采集到的信号首波初至时间相比激振点处真实的首波初至时间有延迟。如附图3所示，激振锤敲击的时刻T₀为真实的零时刻，应力波初次抵达传感器的时刻为t₀，当传感器首波信号初至时，应力波已经沿桩身向下传播了一定的距离。故采用传统的低应变方法进行检测和分析时不可避免地会产生一些误差。

如附图3所示，设桩身波速为C，采用该方法分析的缺陷位置和桩长分别为：

理论上真实的缺陷位置和桩长分别为：

误差为：

在采用传统方法进行低应变检测时，存在以下问题：

①分析结果不准确。以传感器首波信号到达时间作为零时刻相比手锤敲击时刻将存在明显延迟，导致实际分析过程中桩顶到反射界面之间的走时要比真实的短，根据波速和走时计算的反射界面位置与实际相比偏小，实际分析的缺陷位置或桩长偏小。