低应变检测预应力管桩完整性关键技术的研究与应用.pptVIP

同时使用MATLAB语言计算并绘制了桩体的一系列波场图，从不同 时刻、不同环向角度纵向线、不同深度环向线三个方面进行研究，如图 4-2～图4-5所示，目的是为了对应力波在桩身中传播的路径和规律进行 研究 图4-3环向90°纵向线波场图 图4-2 1.5ms与2ms时桩顶环向剖面的波场图 图4-5 3.5m深度环线的三维网格图 在此基础之上，提出了优于现行规范的能够准确判别管桩缺陷位置 的三维反演计算缺陷位置的改进方法。考虑三维效应引起第一个峰值时 间滞后td的影响，则有： （式4-4） 图4-4环向180°纵向线波场图 式（4-4）就是考虑到三维效应，管桩缺陷位置反演的修正公式。 式中：x、---桩身缺陷至传感器安装点的距离（mm）； Δtx---速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（ms）； ΔT---速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms）； L---测点下桩长（mm）； 课题组对缺陷位置的传统一维反演方法与考虑三维效应的改进 反演方法，通过在在两根模型桩(S1#桩和S2#桩)做对比试验，如表 4-3所示： 表4-3 三维反演分析管桩缺陷模型桩一览表 管桩型号 桩长/m 缺陷设置 缺陷描述 PHC-AB500(100) S1# 6.96 单缺陷 2.00～2.08m处一长条形洞， 弧长（外侧）430mm PHC-AB500(100) S2# 6.96 浅部缺陷 1.47～1.68m处一长条形洞， 弧长（外侧）500mm 深部缺陷 5.00～5.01m处一长缝， 弧长（外侧）750mm 根据各实测曲线中 对应的ΔT之间的差值计 算td与θ的关系。td与 、θ及t0的理论计算关系 如图4-6所示。 得出敲击点与传感 器位置呈90°时，S1#桩 和S2#桩对应的td分别为 133.2μs和211.2μs，此 为改进方法一。 图4-6 td与 、θ及t0的理论计算关系 但是，在实际工作中用如上所述的方法确定td比较麻烦， 现可根据横波 从桩顶敲击点传播到接收点所用的时间近似等于td，因此： 式（4-5） 由上式得S1#桩和S2#桩对应的td分别为175.0μs和184.8μs，此为修正方 法二。经计算得以上三种方法缺陷反演分析结果见表4-4： 表4-4模型桩缺陷反演分析汇总表 桩号 S1# S2# 桩长/m 6.96 6.96 实际深度/m 规范公式反演深度/m 改进方法一反演深度/m 改进方法二反演深度/m 2859.6 3015.6 716.4 480 2.00~ 2.08 1.47~ 1.68 5.00~ 5.01 1.74 1.11 4.37 1.98 1.49 4.54 2.04 1.50 4.52 1894.8 研究得出：采用考虑到管桩的三维效应的两种改进方法，可使反演误差大大减小，尤其是浅部缺陷，试验桩的反演结果与实际值接近；由于改进方法二在实际操作和计算中更加方便和实用，因此能更好地指导实际工程应用。 5、结论及其应用与展望 5.1 结论 （1）针对管桩低应变时域、频域信号中裂缝缺陷反射不明显的难题，提出了 利用小波理论识别裂缝缺陷反射的原理和方法，有效地解决了低应变法识别 细小裂缝的技术难题。 （2）根据管桩的物理构造特征，首次提出管桩焊接接头的动力学五段等效模 型和接头耦合系数的概念，由实测曲线及该焊接接头模型，反演接头耦合系 数，能够准确定量地评价管桩接头焊接质量。 （3）建立了管桩的三维动力学模型，并给出了波动方程的数值解，理论上突 破了一维动力学模型检测管桩完整性的局限性，利用该模型可以计算桩身各 点在不同时刻的振动速度，绘制管桩的三维波场图，直观地阐明应力波在管 桩中的传播理论。 （4）考虑到管桩三维效应的影响，科学论证了激振点与拾振点的最佳位置关 系，提出并简化了拾振延时的计算方法，与传统的一维力