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桩基础工程是现在广泛应用的基础形式,随着机械设备、施工技术不断改进与发展,产生了各种桩型和新工艺,桩基结构形式及用途已得到了极大发展,桩质量的检测已成为设计验收的重要内容。桩基完整性检测的方法有很多,其中最主要的是低应变反射波法和超声波法。声波透射法检测的跨孔声波透射是一种准确、方便的构筑物无损检测方法,规范推荐的透射距离一般≤2m。随着我国工程建设规模的不断扩大,大型、超大型构筑物日益增多,超规模的桩成为工程检测的难题,因此,选择超大混凝土检测的实际技术与方法研究作为学位论文的研究主题。
通过对几种常规基桩无损检测方法的对比分析,本文着重研究声波透射法在混凝土结构检测中的理论技术方法,分析目前该方法存在的问题及发展趋势,解决超大混凝土检测的实际应用技术方面的问题。
主要的研究内容:
(1)归纳低应变法、声波透射法等无损检测方法原理,了解各种方法的适用性和影响因素;
(2)分析声波透射法的仪器原理和现场检测技术;
(3)收集声波检测的最新理论及实际应用成果;
(4)建立大体积混凝土检测模型、并进行现场检测试验研究;
(5)选择有代表性的结构物进行检测成果验证。
弹性固体介质中声速的影响因素:
(1)波的类型,(2)固体介质的性质,(3)边界条件。声波检测设备主要包括声波仪和换能器两大部分。声波传波时具有:能量衰减较大、指向性差、传播路径复杂的特点。
压电换能器的种类A)压电增压式换能器B)压电圆环式换能器压电换能器除满足规范要求的一般性能外,还具有体积小、发射连续、工作时间长、价格便宜等特点,非常适合于声波透射法的检测,特别是现在检测业务量较大、市场竞争激烈的情况下具有相当优势。
巨磁致伸缩地面声波发射换能器特点分析具有频率低、体积小、带宽宽、余振短,穿透距离远等特点,并且每次发射的重复性好,能较好地满足地质和物探工程声波发射的要求。超磁材料换能器尽管能达到超距离跨孔的要求,但仍然存在一些难以克服的缺点,制约其在混凝土无损检测的应用。
长距离声波透射检测存在问题声波在混凝土中的传播过程是非常复杂的,混凝土内部的缺陷、粗骨料与水泥砂浆构成的声学界面的数量和空间分布也是随机的、多样性的,很难找到合适的力学模型去模拟。
声波能量衰减的大小与声波频率的四次方成正比。发射换能器发出的超声脉冲波是复频脉冲波,频率取决于压电晶体的特性,超声脉冲波在混凝土中传播过程中高频成分首先衰减,结果随着传播距离的增加,超声波的主频率不断下降。
模型及结构物的测试效果分析带前置放大器圆环式压电晶体换能器不仅保持了仪器连续发射、体积小、成本低的特点,同时超距离穿透能力效果好,首波清晰、幅值较高、波形规则稳定,线性范围适中,其中20kHz换能器穿透距离达到9.4m以上。
为保证检测的精度,应在满足接收信号幅度及波形稳定的前提下,尽量选用频率较低的换能器。
大型构筑物在工程中一般具有相当重要的地位,在超距离跨孔声波透射分辨率较低的问题还没有彻底解决之前,还仍需适当地增加声测管数量,保持适当小的跨孔检测距离,才能有效地保证大型构筑物的质量检验。
根据大体积混凝土材料结构特点及声波传播规律,利用声波成像技术进行结构体的质量检测非常有必要,不仅要对缺陷进行多角度检测,同时也应进行改变能量、频率的多层次检测分析,一方面可防止小缺陷对测试信号的干扰,另一方面可形成缺陷立体图象,便于分析缺陷成因和危害,以达到保证质量的目的。
换能器的垂向指向性分析表明,利用CT技术对结构物的分析非常有效,不仅要求对缺陷进行多角度检测、同时改变能量、改变频率的多层次分析也很有必要,一方面可以防止小缺陷对测试信号的干扰、另一方面可以形成缺陷的立体图像,便于分析缺陷的成因和危害,以达到节约投资、保证质量的目的。
本次试验的不足与建议长距离缺陷模型的研究不足。