应力波反射法在基桩检测中的应用

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应力波反射法在基桩检测中的应用

应力波反射法是一种广泛应用于基桩完整性检测的无损检测技术。其基本原理是通过在桩顶施加一瞬时冲击力,激发产生应力波沿桩身向下传播。当应力波遇到桩身缺陷或桩端持力层时,会产生反射波向上返回,并通过安装在桩顶的传感器接收。通过对反射波信号的采集与分析,可以判断桩身是否存在断裂、缩颈、扩颈、离析等缺陷,并初步确定缺陷的位置和严重程度。

所谓桩基早期检测即是在混凝土未达到龄期强 度时就对桩基进行检测。根据应力波的传导原理可 知,手锤在桩头激发时,能够产生丰富的低频应力 波。由公式C=入·f可知,当频率较低时,波长将增 大,应力波的穿透能力增强,这样应力波不仅对桩身 深部缺陷及桩底的反射非常有利,还可以避免桩基 浅部的“扩径假象”,取样的曲线形态好,有利于判 读。所以我们在混凝土灌注桩不要求检测桩身混凝 土强度的前提条件下,一般情况下7d就可以使用应 力波反射法进行桩基完整性的检测,从而保证了桩 身完整性的外形质量,大大的缩短了施工工期。

3扩径和缩径的二次反射

应力波反射法的理论基础是一维波动理论,通 过求解一维波动方程来确定其边界条件(具体推导 略)可以得到:

其中:P、PR分别为入射应力波和反射应力波 V1、VR分别为入射质点速度和反射质点速 Z、Z.分别为介质1和介质2的波阻抗

3.1应力波在桩身扩径时的二次反射原理

从图1中可看出,扩径的一次反射波与入射波 是反相位的,二次反射是同入射波是同相位的。理 论依据:当Z>Z(表现为扩径),由(1)式得P与 PR同相,均为压缩波;由(2)式得反射波质点速度 VR与入射波质点速度V反相位。一次反射、二次 反射的应力波传递过程为:压缩波→压缩波(一次反 射)→拉力波→拉力波(二次反射)。因此,VR与V 为同相反射。

3.2应力波在桩身缩径时的二次反身

3.2应力波在桩身缩径时的二次反射原理

从图2中可看出,缩径的一次反射波与入射波 是反相位的,二次反射波是同入射波是同相位的。 理论依据:当Z>Z(表现为缩径)时,由(1)式得知 PR与P为反相,即P为压缩波,PR为拉力波;由

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(2)式得知反射波速度信号VR与入射波速度信号 V为同相位的,一次反射、二次反射应力波的传递 过程为:压缩波→拉力波(一次反射)→压缩波→拉 力波(二次反射)。因此VR2与V为同相位反射。

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应力波反射法在桩基检测的应用过程中,要根 据反射波曲线的具体形态加以认真判读,多总结经 验,并在理论上进行论证。对于波形结构复杂的混 凝土灌注桩,还要采用其他辅助检测手段对其进行 验证。

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