基桩检测的常用方法之超声波法.pptVIP

超声波法 基桩检测的常用方法之一 公路工程基桩检测的规定：（JTJ/T F81-01-2004） 1、公路工程基桩应进行100％的完整性检测，各种方法的选定应具有代表性和满足工程检测的特定要求； 2、重要工程的钻孔灌注桩应埋设声测管，检测的桩数不应少于50％； 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。 超声波法： 是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。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。 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 声学理论 声学基础 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 一、声学基础 1、波动 波动是物质的一种运动形式，波动可分为两大类：一类是机械波，它由于机械振动在弹性介质中引起的波动过程，例如；水波、声波、超声波等；另一类是电磁波，它是由于电磁振荡所产生的变化电场和变化磁场在空间的转播过程，例如无线电波、红外线、紫外线、可见光、雷达波等。 声波: 是弹性介质的机械波。人们所能听到声 波频率范围是20～20KHz，即可闻声波。 当声波频率超过20～20KHz时，人耳就听 不到了，这种声波就叫超声波，其频率范 围是20K～100MHz ；当频率低于20Hz的叫 次声波，人耳也听不到。各种声波的频率 范围见下表。 各种声波的频率范围（Hz） 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。 图1-1 弹性介质模型 图1-2弹簧振子的振动 1-质点：2-小弹簧 进一步来说明谐振动 可以用弹簧振子来说明谐振动。如图1-2所示，弹簧左端固定，右端系一物体。为使讨论较为简单，设弹簧振子穿在光滑的水平玻璃棒上，以避免重力对运动的影响。设物体在位置0时，弹簧作用在物体上的力是零。这个位置就是物体的平衡位置，若把物体向右移动到位置B，这时弹簧被拉长，相应地有指向左方即向平衡位置的弹性力作用在物体上，使物体返回平衡位置。当物体回到平衡位置时，弹簧的弹力等于零，但物体在返回时获得了速度，由于惯性，它将继续向左移动。当物体在平衡位置左边时，弹簧被压缩，物体所受弹性力是指向右方，即平衡位置。这时弹性力作用是阻碍物体运动，直至物体停止在位置C。在这以后，物体在弹性力的作用下向右移动，情况和上述向左移动相似。这样，在弹簧的弹性力作用下，物体在平衡位置的左右作重复运动，即振动。 取平衡位置0为X轴的原点，并设X轴的正向向右 根据胡克定律，物体所受的弹性力F与物体位移x（即弹簧的变形量）的关系为： F=-kx (1.1) 式中：k——弹簧的弹性系数； -——力和位移的方向相反。 设物体的质量为m根据牛顿第二定律（ ）， 它的速度为： (1.2) 因为k和质量m都是常数，所以它们的比值可以用一恒量F表示,即： (1.3) 式中：ω——角频率或圆频率。 代入上式，得： a=-ω2x (1.4) 从上式看出，上述振动的特征是：物体的加速度和位移成正比且方向相反，这种振动称为谐振动。物体在弹性力作用下发生的运