Page 93 - 无损检测2022年第八期

李祥君,等:
基于双速度法的通信单管塔单桩基础结构完整性检测

文章主要通过相关公式推导出相应的理 论依 EA
F = v ( 8 )
据, 对青海地区 22 座通信单管塔的单桩基础进行现 C
场完整性检测, 并与当地维护站的常规检测结果进 EA
式中: c 为应力波的波速; 其中令Z= , 定义Z 为
行对比, 验证双速度法检测通信单管塔单桩基础结 C
阻抗。
构完整性的可行性。
根据“ 一 维 波 动 理 论” 建 立 微 元 d x 的 惯 性 力
1 主要原理 方程

1.1 低应变法基本原理 F =Aσ=AEε=AE ∂u = ∂F dx ( 9 )
1.1.1 低应变法基本假设 ∂x ∂x
2
分析时, 有以下假设: ① 桩为连续一维的均质 F -F'=ma=A· dx· ρ ∂u ( 10 )

∂t 2

弹性杆件; ② 应力波传播不受桩侧土的影响; ③ 桩
根据式( 8 ) 和( 9 ) 可得
在轴向变形时横截面运动方式为平动, 沿截面的轴
2
∂u 2 ∂u
2

向应力均匀分 布; ④ 入 射 波 的 波 长 远 大 于 桩 的 直 2 = c ( 11 )
∂t ∂x 2
径, 小于桩的长度。
1.2 双速度法的基本原理
1.1.2 低应变法公式推导 双速度法检测原理如图 2 所示, 图中桩长为 L ;
若基本假设成立, 质杆变形时, 质点位移 L , 波
;
K1 、 K2 为加速度传感器, 深度分别为 y 1 和 y 2 K3
位移u 、 应变 ε 、 质点速度v 和应力 σ 都是关于x 和 t , 分别为激振波被传感器
为缺陷, 深度为 y 3 t 1~t 6
的函数。杆件受力分析模型如图 1 所示。 接收的时间节点; 则有

图 1 杆件受力分析模型
图 2 双速度法检测原理示意
在杆件上取微元 dx , 则微元 d x 所受到的外力
F 为
F = σE ( 1 ) c= y 2 -y 1 或c= y 2 -y 1 ( 16 )
根据牛顿定律和式( 1 ), 可得 t 2 - t 1 t 6 - t 5
) )
F =ma=AEε=A ρ dL· a ( 2 ) L = y 1 + c ( t 6 - t 1 或 L = y 2 + c ( t 5 - t 2
式中: E 为桩的弹模; A 为桩横截面积; 为桩的体 2 2
ρ
积密度; a 为加速度。 ( 17 )
)
根据胡克定律和运动关系, 可得 y 3 = y 1 + c ( t 4 - t 1 ( 18 )
2
FdL
d x = ( 3 ) 由于通信单 管 塔 的 单 桩 基 础 长 度 大 多 为 6~
EA

15m , 且一般为灌注桩, 长度大多可以确定, 可将测
dL
c= ( 4 ) 出的桩长 L 与设计图纸中的桩长相比较, 判断 c值
dt
根据式( 3 ) 和( 4 ) 推导, 可得 的准确度。根据式( 17 ) 计算出缺陷位置后再根据仪
dx F dL Fc 器显示的相应波形特征结合材料、 施工工艺和顺序
v= = · = ( 5 )
dt EA dt EA 等分析出缺陷的性质 [ 5-12 ] 。
EAv
F = ( 6 ) 2 检测试验
c
根据式( 2 ) 和( 5 ) 推导, 可得
2.1 检测背景
E
2
c = ( 7 ) 应海西铁塔公司维护部的要求, 对青海省海西蒙
ρ
5
5
2022 年 第 44 卷 第 8 期
无损检测