低應(yīng)變法是橋梁尤其是鐵路橋梁基樁完整性檢測中應(yīng)用比較廣泛的一種檢測方法。本文利用有限元程序?qū)Φ蛻?yīng)變法檢測中不同的激振力產(chǎn)生的效果進(jìn)行分析研究，總結(jié)其規(guī)律以便于更好的應(yīng)用于實(shí)際檢測。

　　《世界橋梁》雜志創(chuàng)辦于1973年，原名為《國外橋梁》，于2002年更名。現(xiàn)由中國鐵路工程總公司主管，中鐵大橋局集團(tuán)有限公司主辦，中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司出版。主要刊載世界橋梁工程領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)，包括設(shè)計(jì)理論、施工技術(shù)及管理、建筑材料、試驗(yàn)研究及理論計(jì)算等方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論探討，并重點(diǎn)突出報(bào)道世界各國橋梁工程領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料、新方法及最新科研成果。

　　1.前言及動測基本原理

　　低應(yīng)變法又稱為低應(yīng)變發(fā)射波法，它是以應(yīng)力波在樁身中的傳播反射特征為理論基礎(chǔ)的一種方法。該方法將樁假定為連續(xù)彈性的一維截面均質(zhì)桿件，并且不考慮樁周土體對沿樁身傳播應(yīng)力波的影響。當(dāng)在樁頂施加一瞬態(tài)錘擊振力，將在樁內(nèi)激發(fā)應(yīng)力波，由于樁與周土之間的波阻抗差異懸殊，應(yīng)力波的大部分能量將在樁內(nèi)傳播，當(dāng)樁長L，樁徑為D，應(yīng)力波波長λ﹥7D時，樁可以看作一維桿件，應(yīng)力波在樁內(nèi)傳播可以采用一維桿波動方程計(jì)算。垂直入射的應(yīng)力波在樁內(nèi)傳播過程中，當(dāng)樁內(nèi)存在有波阻抗差異界面時，波將產(chǎn)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(xù)向下傳播。樁身的缺陷、樁底均可以根據(jù)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(shí)踐分析經(jīng)驗(yàn)，對其性質(zhì)進(jìn)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(chǔ)低應(yīng)變發(fā)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(jù)錘的材料不同，所產(chǎn)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(chǎn)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(jìn)行分析，有利于在工程檢測中更加準(zhǔn)確的判斷樁身質(zhì)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(jìn)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(jìn)行分析，激振力峰植為1.0N，計(jì)算時間為20ms。計(jì)算結(jié)果如圖(1)、(2)、(3)所示。

　　根據(jù)圖(1)、(2)、(3)和輸出計(jì)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。

　　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?yàn)榧ふ窳Φ拿}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(zhì)點(diǎn)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(chǎn)生的應(yīng)力波在傳播的過程中損耗的能量就越小，發(fā)射波的波幅也就越大。

　　3.不同頻率激振力在實(shí)際檢測中的應(yīng)用

　　由以上結(jié)論可以得知，不同頻率的激振力產(chǎn)生的影響是不一樣的，在實(shí)際的檢測中，為了獲得最佳的檢測效果，需要根據(jù)實(shí)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(jìn)行檢測的結(jié)果。根據(jù)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。

　　從圖(4)、圖(5)可以看出，采用尼龍錘激發(fā)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(dāng)采用鐵錘激發(fā)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(shí)際情況吻合，但是樁底反射卻幾乎看不到。這是因?yàn)楦哳l激振產(chǎn)生應(yīng)力波的能量在傳播過程更容易損失，而高頻應(yīng)力波受疊加干擾的影響較小，能獲得較高的分辨率。

　　4.結(jié)語

　　通過以上的理論及實(shí)例分析，可以得知：不同頻率的激振力產(chǎn)生的效果是不一樣的，在實(shí)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(jù)實(shí)際的情況和需要選擇適當(dāng)?shù)募ふ窳︻l率，使檢測的結(jié)果更加真實(shí)準(zhǔn)確。

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