低应变双传感器法测试桩基长度在工程中的应用

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1、低应变双传感器法测试桩基长度在工程中的应用摘要：低应变单传感器法在估算桩基长度方面存在的最大问题是测试精度很低，本文提出应用低应变双传感器法精确测试桩基长度克服了单传感器法在这方面存在的问题。关键词：低应变双传感器法；精确测试；灌注桩长度中图分类号：E271文献标识码：A1.概述灌注桩成型后长度的测试一直是桥梁施工和监管人员比较关心的问题。目前，测试桩基长度比较精确的方法是钻芯法，但这种方法测试时间长、费用高，不可能大范围的测试。近年来工程中常用低应变单传感器法估算桩基长度，这种方法试验简便，费用低，可以大范围检测，

2、但其测试精度很低，它的应用在桩基检测界一直存在较大争议。作者在长期从事桩基检测工作中根据低应变单传感器估算桩基长度的原理提出了低应变双传感器精确测试桩基长度的方法，克服了以上两种测试方法的缺点，在工程检测应用中取得了很好的效果。2.低应变单传感器法的测试原理及方法低应变单传感器法估算桩基长度是根据应力波法。应力波法的基础是弹性直杆中波的传播理论。根据该理论，当施力于介质表面时，介质中的质点就会产生振动，并带动周其它质点振动，使得振动由近及远传播开去，形成波动。而当波动传播到波阻抗界面时，就会产生能量的再分配，有一部分

3、能量被折回，形成“反射波”。应用应力波法检测桩基质量时，当用重锤或其它重物敲击桩头表面，在桩顶上将产生一个类似点振源的激励信号，该振动将在桩身中以球面状辐射传播。由于桩径是有限的，由几何学知，在1.5倍桩径以下，波阵面将几乎与桩身垂直。因此，当振源沿桩身方向激励时，桩身中的波动可以近似为一维波动。另外，由于波沿桩轴向传播，为法向入射，因此传播过程中不会产生转换波。从弹性波理论知，当波传播至波阻抗界面时，将发生能量再分配，产生反射和透射，波的反射系数为：Rf=(Z1-Z2)/(Z1+Z2)式中：z=p•Vp•A为广义波

4、阻抗，下标1、2分别代表界面上下介质；P为混凝土质量密度；Vp为混凝土弹性波速；A为桩身截面积。测试时由安装在桩顶的传感器接收到的反射波在桩身中的传播时间为t，则桩底或桩身缺陷界面(即波阻抗分界面)处的深度H=V-(t/2)。实测波形(时程曲线)如图1所示。T1T21单传感器测得的波形在图1中，应力波在桩身中的纵向双程传播时间t=（T2-Tl）o这种测试方法中应力波在桩身的传播时间t/2由传感器精确测得，但波速v却无法较准确测得。波速v的确定通常有两种方法：a、检测人员检测大量桩基后根据应力波在被测桩基中的传播时间和

5、施工人员提供的桩长计算出应力波在不同类型桩基中的平均传播速度；b、通过有关技术书籍或其他途径得到经验值。由于不同的桩基施工工艺、材料和施工现场条件不同（即使同批桩基也会有所不同），其波速（与混凝土强度、均匀性、材料种类等多种因素有关）也不同。被测桩基波速的取值受检测人员的经验影响很大，因此其测试精度很低，难以满足高等级公路建设中对桩基质量的测控要求。1.低应变双传感器法的测试原理及方法笔者在长期从事桩基检测工作中根据低应变单传感器法估算桩长的原理结合工程实际情况提出了低应变双传感器法测试桩基长度的方法并得到了应用。它

6、有效解决了低应变单传感器法中波速无法精确确定（只能凭检测人员的经验估算）的问题。在检测费用、难度、范围基本不变的情况下大大提高了检测精度。在工程检测中取得了很好的效果。3.1测试原理及方法低应变双传感器测试桩基长度仍为应力波法。其理论基础仍为弹性直杆中波的传播理论。应用低应变双传感器测试桩基长度时在被测桩基的侧面布置两个传感器，传感器的具体布置如图2所示。布置传感器时一个传感器应靠近桩头，两传感器的连线与桩基轴线平行，两传感器间距在1米左右，间距越大测试精度相对越高。4信号采集分析系统中：1为专用力锤，2为被测桩基3

7、为1#传感器，4为2#传感器2双传感器法布置测试时用专用力锤敲击桩头，产生的应力波及其传播到桩底后的反射波依次被两个传感器接收，经信号采集分析系统处理得到两个接收波形（双时程曲线）的叠加波形如图3所示。T3T4T6T5中：为1#传感器测得波形为2#传感器测得波形3双传感器所测波形叠加在图3中(T4-T3)即为处于不同位置的两传感器接收到同一应力波的时间差，两传感器的间距L除以时间差(T4-T3)即为应力波在被测桩基中两传感器间的真实传播速度V。由于应力波在同一根桩基中的传播速度基本不变，这个速度即可认为是应力波在整个

8、桩基中的传播速度。这种方法确定的波速V比单传感器法估算的波速V在精确度方面有了极大的提高。且两个传感器之间的距离越大，测得的波速V就越精确，越接近应力波在整个桩基中的真实传播速度。应力波在整个桩基中的双程传播时间为t=T5-T3o应力波在整个桩基中的传播速度v与单程传播时间t/2的乘积即为所测桩基桩底处的深度H=V•(t/2)。3.2工程应用东