采用樁身內(nèi)激勵檢測既有樁基完整性的雙速度低應(yīng)變方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用樁身內(nèi)激勵檢測既有樁基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，包括以下步驟：樁頂位置定位，根據(jù)施工圖找到待測樁中心位置并進行標(biāo)注；基礎(chǔ)及基樁鉆孔，用設(shè)備在待測樁中心標(biāo)注位置鉆孔并取樣；在得到的鉆孔的孔壁處分別安裝兩個傳感器，兩個傳感器分別位于不同的深度；安裝激振座，激振座安裝于樁頂以下，并且位于上方傳感器的上端，激振座與鉆孔的孔壁緊密接觸，在激振錘地作用下和孔壁不發(fā)生滑動；激振錘激振，根據(jù)樁徑和樁長以及缺陷位置選擇激振錘進行多次激振；采樣和數(shù)據(jù)分析，對兩個傳感器進行同步采樣，并對采得的信號進行分析。本發(fā)明的有益效果為：該方法原理簡明，采集設(shè)備簡單，結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠，有較強的工程應(yīng)用和推廣前景。
【專利說明】
采用樁身內(nèi)激勵檢測既有樁基完整性的雙速度低應(yīng)變方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法.
【背景技術(shù)】
[0002]既有粧基完整性檢測，對于既有建筑的安全、質(zhì)量的鑒定有著重要的意義，當(dāng)對建筑粧基質(zhì)量有懷疑時，需要進行粧基完整性(粧長、缺陷)檢測.由于既有建筑粧基深埋于建筑結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之下，屬于隱蔽工程，其檢測受上部基礎(chǔ)以及結(jié)構(gòu)的影響，粧基的完整性檢測較為困難。
[0003]目前采用的最為普遍的方法是低應(yīng)變法，通過用小錘或力棒在粧頂激勵，使用速度或加速度傳感器實測粧身速度或?qū)Ъ{曲線，運用波動理論進行分析，對粧身完整性進行判定的方法，低應(yīng)變檢測方法操作較為簡單，結(jié)果較為可靠，被建筑和交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推薦為粧身完整性檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法，在行業(yè)內(nèi)得到了普遍的應(yīng)用。然而，隨著工程實踐和研究的深入，常規(guī)低應(yīng)變中發(fā)現(xiàn)和暴露了一些的問題，為了克服和解決這些問題，研究人員在常規(guī)低應(yīng)變基礎(chǔ)上進行了改進，形成了一些新的方法，主要有“泛頻響函數(shù)法檢測既有建構(gòu)筑物下高承臺粧完整性的方法”(專利公開號:CN103774700A)和“一種粧基質(zhì)量檢測方法及其裝置”(專利公開號:CN102296645A)兩種。
[0004]“泛頻響函數(shù)法檢測既有建構(gòu)筑物下高承臺粧完整性的方法”是針對既有建構(gòu)筑物下高承臺粧完整性的檢測方法，由于常規(guī)低應(yīng)變法要求粧頂為自由表面，而高承臺粧受上部結(jié)構(gòu)的影響，導(dǎo)致常規(guī)方法無法實施。該方法利用高承臺粧露出地表，采用在粧側(cè)對稱安裝2支應(yīng)變和2支加速傳感器來測出粧身應(yīng)變和速度響應(yīng)，運用頻響函數(shù)分離出上下形波，最后根據(jù)上行波判斷出粧的缺陷和粧長。
[0005]“一種粧基質(zhì)量檢測方法及其裝置”方法針則對常規(guī)低應(yīng)變檢測中長粧反射信號微弱，以及淺部缺陷難于判別的問題進行了改進，該方法采用在粧頂激勵，在粧頂開一個直徑為40cm?60cm左右的孔，孔深0.7m?1.5m左右，孔內(nèi)安裝6?12個速度或加速度傳感器，每個傳感器間隔8cm?12cm，采用氣囊等方式將傳感器固定于孔壁。運用形波分離算法壓制無關(guān)的下形波，使得含有缺陷和粧長的信號的上行波更加清晰，同時通過安裝的6?12個速度加速度傳感器接收響應(yīng)的相位和幅值差異判斷出開孔深度范圍內(nèi)粧的淺部缺陷位置。
[0006]無論是常規(guī)的低應(yīng)變方法還是上述的兩種方法，都是在粧頂或粧頂上部結(jié)構(gòu)上進行激勵，然而針對既有建筑粧基，由于上部結(jié)構(gòu)的遮擋，無法直接在粧頂激勵，如果在粧頂上部構(gòu)件表面激勵，由于粧頂上部存在承臺、基礎(chǔ)梁、筏板等構(gòu)件，則激勵信號的能量大部分消耗于基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件，作用于粧基的有效能量較小，特別是在某些情況下(復(fù)合地基、抗浮粧或工程質(zhì)量問題)，粧頂和梁或筏板脫空的情況下，上部的激勵往往無法傳到粧身，較弱激勵導(dǎo)致反射信號也較弱。因此，采用上述方法無論是采用安裝單傳感器還是多支傳感器的方式都很難接收到有效的可靠的信號。
[0007]采用“一種粧基質(zhì)量檢測方法及其裝置”方法進行檢測時，該方法采用6?12個速度或加速度傳感器。采用“泛頻響函數(shù)法檢測既有建構(gòu)筑物下高承臺粧完整性的方法”需要對稱安裝2支力和和2支速度傳感器。兩種方法傳感器安裝數(shù)量較多，設(shè)備較為復(fù)雜，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求較高，現(xiàn)場操作繁瑣耗時。
[0008]另外，常規(guī)的低應(yīng)變方法和上述的兩種方法在判定粧長和缺陷位置時，都是根據(jù)缺陷或粧底反射波至速度第一峰時間差A(yù) t乘波速Wc來確定，由于波速是根據(jù)混凝土強度和波速的經(jīng)驗關(guān)系確定，隨意性較大，結(jié)果的誤差較大，特別是針對端承粧需要準(zhǔn)確確定粧長時往往無能為力，需要采用鉆芯法等其他方法來確定。
[0009]針對目前使用低應(yīng)變法檢測建筑既有粧基的效果很不理想，缺陷信號難于分辨，波速和粧長無法準(zhǔn)確測得，設(shè)備較為復(fù)雜，并且尚未提出有效的解決辦法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的目的是提供了一種采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，該方法能夠增大對粧基的有效激勵，提高粧基缺陷反射信號和接受信號的強度；用較少的傳感器測得的速度信號，經(jīng)過計算分離出上下形波，排除上部結(jié)構(gòu)的干擾；較為準(zhǔn)確測得粧身實際波速，從而準(zhǔn)確測得粧長和缺陷位置，有效的克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足。
[0011]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0012]—種采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，包括以下步驟:
[0013]步驟1:粧頂位置定位，根據(jù)施工圖找到待測粧中心位置并進行標(biāo)注；
[0014]步驟2:基礎(chǔ)及基粧鉆孔，用設(shè)備在待測粧中心標(biāo)注位置鉆孔并取樣；
[0015]步驟3:安裝傳感器，在經(jīng)步驟2得到的鉆孔的孔壁處分別安裝兩個傳感器，所述兩個傳感器分別位于不同的深度；
[0016]步驟4:安裝激振座，激振座安裝于粧頂以下，并且位于上方傳感器的上端，所述激振座與鉆孔的孔壁緊密接觸，在激振錘地作用下和孔壁不發(fā)生滑動；
[0017]步驟5:激振錘激振，根據(jù)粧徑和粧長以及缺陷位置選擇合適的激振錘進行多次激振；
[0018]步驟6:采樣和數(shù)據(jù)分析，對兩個傳感器進行同步采樣，并對采得的信號進行分析。
[0019]進一步的，在步驟I中，當(dāng)施工圖材料不全時，采用電磁法確定待測粧中心位置。
[0020]進一步的，所述步驟2中，所述設(shè)備為取芯機。
[0021]進一步的，在步驟2中，所述鉆孔直徑60mm?100mm，深度為待測粧粧頂以下
1.5m ?3mο
[0022]進一步的，在步驟2中，當(dāng)需要判別淺部缺陷時，根據(jù)取得的樣品依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對Om?3m的粧身缺陷進行判定。
[0023]進一步的，所述傳感器為速度傳感器或加速度傳感器。
[0024]進一步的，所述兩個傳感器間距至少為lm，并且位于下方的傳感器距離孔底不小于I倍孔徑。
[0025]進一步的，所述兩個傳感器采用機械、云石膠或快干膠固定于孔壁上。
[0026]進一步的，在步驟4中，所述激振座距離上方傳感器的距離至少為2倍的孔徑。
[0027]進一步的，在步驟6中，采樣頻率不低于50KHz。
[0028]本發(fā)明的有益效果為:本方法利用孔口取得的芯樣，可以判定粧身淺部是否有缺陷，采用從粧身內(nèi)部進行激勵，增加了對粧身的有效激勵；利用安裝于粧身內(nèi)部兩個傳感器測得不同位置的速度波，采用互相關(guān)性分析求得粧身實際波速；根據(jù)應(yīng)力波理論，通過計算分析，求得上行波；根據(jù)上行波求得缺陷和粧底反射時間，并確定其位置；該方法原理簡明，操作簡單，相對于其他幾種低應(yīng)變測試方法，傳感器安裝數(shù)量大為減少，采集設(shè)備簡單，結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠，有較強的工程應(yīng)用和推廣前景，有利于市場的推廣與應(yīng)用。
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例所述的一種采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法示意圖。
[0031]圖中:
[0032]1、雙通道數(shù)據(jù)采集儀；2、傳感器線纜；3、通道一傳感器；4、通道二傳感器；5、激振座；6、激振錘；7、基粧；8、鉆孔；9、基礎(chǔ)；10上部結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0033]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0034]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的一種采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，包括以下步驟:
[0035]步驟1:粧頂位置定位，根據(jù)施工圖找到待測粧中心位置并進行標(biāo)注；當(dāng)施工圖材料不全時，采用電磁法確定待測粧中心位置。
[0036]步驟2:基礎(chǔ)及基粧鉆孔，用取芯機在待測粧中心標(biāo)注位置進行鉆孔8并取樣；所述鉆孔8的直徑60mm?100mm，深度為待測粧粧頂以下1.5m?3m ;當(dāng)需要判別淺部缺陷時，根據(jù)取得的樣品依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(如《建筑粧基檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ106)對Om?3m的粧身缺陷進行判定。
[0037]步驟3:安裝傳感器，在經(jīng)步驟2得到的鉆孔的孔壁處分別安裝兩個傳感器，所述兩個傳感器分別位于不同的深度；所述兩個傳感器分別為位于上端的通道一傳感器3和位于下端的通道二傳感器4，所述通道一傳感器3和通道二傳感器4為速度傳感器或加速度傳感器；所述通道一傳感器3和通道二傳感器4間距至少為lm，并且通道二傳感器4距離孔底的距離不小于I倍孔徑；所述通道一傳感器3和通道二傳感器4均采用機械、云石膠或快干膠固定于孔壁上。
[0038]步驟4:安裝激振座5，激振座5安裝于粧頂以下，并且位于通道一傳感器3的上端，所述激振座5與鉆孔8的孔壁緊密接觸，在激振錘6地作用下和孔壁不發(fā)生滑動；所述激振座5距離通道一傳感器3的距離至少為2倍的孔徑。
[0039]步驟5:激振錘6激振，根據(jù)粧徑和粧長以及缺陷位置選擇與粧徑和粧長相匹配的激振錘6進行多次激振。
[0040]步驟6:采樣和數(shù)據(jù)分析，對兩個傳感器進行同步采樣，并對采得的信號進行分析，采樣頻率不低于50KHz。
[0041]首先，將裝置設(shè)備分別安裝在預(yù)計的位置處，在基礎(chǔ)9上端安裝雙通道數(shù)據(jù)采集儀I，所述基礎(chǔ)9指的是筏板或基礎(chǔ)梁等，其上部可能存在上部結(jié)構(gòu)10，所述上部結(jié)構(gòu)10指的是剪力墻或柱等；所述基礎(chǔ)9下端設(shè)有基粧7，所述基粧7上設(shè)有鉆孔8，所述雙通道數(shù)據(jù)采集儀I通過傳感器線纜2連接有位于鉆孔8內(nèi)的通道一傳感器3和通道二傳感器4，用于采集通道一傳感器3和通道二傳感器4所檢測的數(shù)據(jù)，并且，通過激振錘6錘擊激振座5對基粧7進行孔內(nèi)激勵，以便增加測量的準(zhǔn)確性。
[0042]具體測量時，I)確定粧身波速，對通道一傳感器3和通道二傳感器4測得的速度信號V1、V2進行互相關(guān)分析。
[0043](N, a) =RiN1, V2)；
[0044]Wc = Δ x*f/N ；
[0045]其中:N為相關(guān)系數(shù)最大值對應(yīng)的數(shù)組序列值A(chǔ) (t)為通道一傳感器3的實測速度波；V2(t)為通道二傳感器4的實測速度波；Wc為粧身波速；f為采樣頻率；△ X為通道一傳感器3和通道二傳感器4的間隔距離.
[0046]2)求解上形波，根據(jù)應(yīng)力波理論，求解得到上下形波；
[0047]V1(I) = V1 (t) I +V1 (t) ? (I)
[0048]V2 (t) = V2 (t) I +V2 (t) ? (2)
[0049]V2 (t) I = V1 (t-N/f)丨(3)
[0050]V2 (t) ? = V1 (t+N/f) ? (4)
[0051]其中:Vi(t) t ,V1Ct) I為通道一傳感器3處粧身速度上、下行波；V2(t)個、V2 (t)丨為通道二傳感器4處粧身速度上、下行波。
[0052]3、確定缺陷位置和粧長，對上行波進行低通濾波，根據(jù)上行波確定缺陷和粧長位置，
[0053]L = WcXtx;
[0054]X = WcXtx;
[0055]其中:L為粧長；X為缺陷位置；tx為粧長和缺陷反射波至第一速度峰的時間間隔。
[0056]本方法利用孔口取得的樣品，可以判定粧身淺部是否有缺陷，采用從粧身內(nèi)部進行激勵，增加了對粧身的有效激勵；利用安裝于粧身內(nèi)部兩個傳感器測得不同位置的速度波，采用互相關(guān)性分析求得粧身實際波速；根據(jù)應(yīng)力波理論，通過計算分析，求得上行波；根據(jù)上行波求得缺陷和粧底反射時間，并確定其位置。該方法原理簡明，操作簡單，相對于其他幾種低應(yīng)變測試方法，傳感器安裝數(shù)量大為減少，采集設(shè)備簡單，結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠，有較強的工程應(yīng)用和推廣前景。
[0057]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:粧頂位置定位，根據(jù)施工圖找到待測粧中心位置并進行標(biāo)注； 步驟2:基礎(chǔ)及基粧鉆孔，用設(shè)備在待測粧中心標(biāo)注位置鉆孔并取樣； 步驟3:安裝傳感器，在經(jīng)步驟2得到的鉆孔的孔壁處分別安裝兩個傳感器，所述兩個傳感器分別位于不同的深度； 步驟4:安裝激振座，激振座安裝于粧頂以下，并且位于上方傳感器的上端，所述激振座與鉆孔的孔壁緊密接觸，在激振錘地作用下和孔壁不發(fā)生滑動； 步驟5:激振錘激振，根據(jù)粧徑和粧長以及缺陷位置選擇合適的激振錘進行多次激振； 步驟6:采樣和數(shù)據(jù)分析，對兩個傳感器進行同步采樣，并對采得的信號進行分析。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，其特征在于，在步驟I中，當(dāng)施工圖材料不全時，采用電磁法確定待測粧中心位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，其特征在于，所述步驟2中，所述設(shè)備為取芯機。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，其特征在于，在步驟2中，所述鉆孔直徑60mm?100mm，深度為待測粧粧頂以下1.5m?3m。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，其特征在于，在步驟2中，當(dāng)需要判別淺部缺陷時，根據(jù)取得的樣品依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對Om?3m的粧身缺陷進行判定。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，其特征在于，所述傳感器為速度傳感器或加速度傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，其特征在于，所述兩個傳感器間距至少為lm，并且位于下方的傳感器距離孔底不小于I倍孔徑。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，其特征在于，所述兩個傳感器采用機械、云石膠或快干膠固定于孔壁上。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，其特征在于，在步驟4中，所述激振座距離上方傳感器的距離至少為2倍的孔徑。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用粧身內(nèi)激勵檢測既有粧基完整性的雙速度低應(yīng)變方法，其特征在于，在步驟6中，采樣頻率不低于50KHZ。
【文檔編號】E02D33/00GK105887940SQ201410636966
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月13日
【發(fā)明人】徐教宇, 常樂, 撖利平, 黃翔, 王德智, 楊森浩
【申請人】中國建筑科學(xué)研究院