摘要：低應變法是橋梁尤其是鐵路橋梁基樁完整性檢測中應用比較廣泛的一種檢測方法。本文利用有限元程序對低應變法檢測中不同的激振力產生的效果進行分析研究，總結其規律以便于更好的應用于實際檢測。
　　關鍵詞：低應變法，應力反射波，激振力頻率，脈沖寬度，有限元
　　1.前言及動測基本原理
　　低應變法又稱為低應變發射波法，它是以應力波在樁身中的傳播反射特征為理論基礎的一種方法。該方法將樁假定為連續彈性的一維截面均質桿件，并且不考慮樁周土體對沿樁身傳播應力波的影響。當在樁頂施加一瞬態錘擊振力，將在樁內激發應力波，由于樁與周土之間的波阻抗差異懸殊，應力波的大部分能量將在樁內傳播，當樁長L，樁徑為D，應力波波長λ﹥7D時，樁可以看作一維桿件，應力波在樁內傳播可以采用一維桿波動方程計算。垂直入射的應力波在樁內傳播過程中，當樁內存在有波阻抗差異界面時，波將產生反射波和透射波，反射波將沿樁身反向傳播到樁頂，而透射波繼續向下傳播。樁身的缺陷、樁底均可以根據反射波的相位、振幅、頻率特性，輔以地層資料、施工記錄以及實踐分析經驗，對其性質進行綜合分析判斷。
　　2.不同頻率激振力影響的分析研究
　　在樁基礎低應變發射波法檢測中，激振力一般是通過外界的錘擊作用來施加的。根據錘的材料不同，所產生激振力的脈沖寬度也不一樣，即激振力的頻率也不一樣，常用的錘有三種：木錘、尼龍錘、鐵錘。錘的剛度越大產生激振力的脈寬就越小，反之脈寬越大。因此對激振力脈沖寬度的影響進行分析，有利于在工程檢測中更加準確的判斷樁身質量情況。
　　下面對樁長為15m，直徑為1.0m，樁體的彈性摸量E=21.0MPa，泊松比μ=0.167，重度γ=24.0KN/m3的基樁進行有限元模擬，選取激振力脈寬分別為0.2ms、0.6ms、1.0ms三種情況時的反射波曲線進行分析，激振力峰植為1.0N，計算時間為20ms。計算結果如圖（1）、（2）、（3）所示。

　　圖（1）激振力脈寬0.2ms反射波曲線

　　圖（2）激振力脈寬0.6ms反射波曲線

　　圖（3）激振力脈寬1.0ms反射波曲線
　　
　　根據圖（1）、（2）、（3）和輸出計算表格，可得到三種脈寬激振力作用下入射波和反射波的幅值，如表（1）所示。
　　表（1）不同脈寬情況下應力波波形參數

　　由表（1）可以得出以下結論：
　　激振力脈寬越大，入射波的幅值就越小，反射波的幅值就越大，衰減也越慢，樁底反射越明顯；反之，激振力脈寬越小，入射波的幅值就越大，反射波的幅值就越小，衰減也越快，樁底反射也越弱。這是因為激振力的脈沖寬度越大，頻率越低，與樁體的固有頻率相差越大引起樁頂質點的位移就越小，所以入射波的波幅越小；而較小的激振力頻率產生的應力波在傳播的過程中損耗的能量就越小，發射波的波幅也就越大。
　　3.不同頻率激振力在實際檢測中的應用
　　由以上結論可以得知，不同頻率的激振力產生的影響是不一樣的，在實際的檢測中，為了獲得最佳的檢測效果，需要根據實際情況選擇不同的激振力頻率。圖（4）、圖（5）分別為對一根樁長7.0m，樁徑為1.0m的缺陷工程樁采用尼龍錘、鐵錘進行檢測的結果。根據處理情況得知該樁在距離樁頂1.2的位置存在一個夾泥軟弱層。

　　圖（4）尼龍錘反射波曲線

　　圖（5）鐵錘反射波曲線

　　從圖（4）、圖（5）可以看出，采用尼龍錘激發時，缺陷特征反射不明顯，分辨率不高，但是可以看的到明顯的樁底反射；當采用鐵錘激發時，在距離樁頂約1.2m的位置可以看到一個明顯的缺陷特征反射，與實際情況吻合，但是樁底反射卻幾乎看不到。這是因為高頻激振產生應力波的能量在傳播過程更容易損失，而高頻應力波受疊加干擾的影響較小，能獲得較高的分辨率。
　　4.結語
　　通過以上的理論及實例分析，可以得知：不同頻率的激振力產生的效果是不一樣的，在實際的檢測中，激振力的頻率并不是越高越好，也不是越低越好，要根據實際的情況和需要選擇適當的激振力頻率，使檢測的結果更加真實準確。
　　
　　
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