Page 48 - 无损检测2024年第八期

李 胜：
考虑谐振信号干扰的陡坡段基桩低应变检测优化方法

号分析，通过分析基桩的塑性变形情况以及非线性 dy
z
kh
q ( )= +G
变化率情况得出基桩的水平位移数值；最后，结合基 z 2 （1）
桩自身的偏转角以及桩身弯矩的初始构建参数，拟 式中：q(z)为基桩的地基反力；k为地基反力系数；

合得到其应变演化规律，实现了基桩的低应变检测， h为基桩的桩身长度；G为土体剪切模量；d为虚土
但该方法可靠度较低。周建等 构建了基桩的三维 桩高程；y为桩身挠度；z为基桩材料的泊松比。
[3]
模型，通过调节模型参数，得出基桩的总能量控制微 根据式（1）的计算结果，分别在基桩靠近陡坡
分方程，并依次设定基桩的应力波检测点；通过分析 一侧的内侧及对应的外侧分别布设应力波发射点
回传的应力波信号，计算出基桩底部的土层位移协 位，并在传输范围内设置检波器，通过锤击基桩顶部
调条件，结合多项参数获得基桩桩身的缺陷位置，从 的方式获取基桩的低应变信号 [7-9] 。
而得出基桩的低应变检测结果，但该方法受不可控 基于实际分析需求，处理获取到的基桩低应变
因素的影响较大。杨文强等 针对既有桥梁的基桩， 信号。在锤击的过程中，基桩的首应力波信号将出
[4]
建立桥梁结构及基桩部位的数值模型，分析桥梁上 现较为明显的消峰现象，笔者对其进行放大处理。
部结构对基桩低应变检测的干扰值；基于该结果，在 采用振动叠加的方式，矢量合成首波段的多射线应
桥梁的基桩部位设置低应变反射波的激发点，并利 力波信号，即
用接收装置获取回传的反射波信号，然后根据该信 N 
d
h
Ft ∑ α( + )×f
( )=
号总结反射波在既有桥梁基桩中的传播规律，计算 0 （2）
z =1
出基桩顶部的无量纲位移，实现了基桩的低应变检 式中：t为应力波产生时间；F(t)为合成响应幅值；N
测，但该方法检测效率较低。 
为应力波射线的数量； α 为振幅衰减系数； f 为目
对此，笔者在考虑谐振信号干扰的前提下，提出 0
标点波动方程。
了一种陡坡段基桩低应变检测优化方法。该方法通
通过上述方法，得到放大后的陡坡段基桩低应
过锤击的方式获取陡坡段基桩的应力波信号，并降低
变信号。
其中的谐振信号干扰，得出基桩的低应变检测结果。
1.2 优化谐振信号干扰
采用该方法对实际桩基进行检测，试验结果表明，所
放大后的陡坡段基桩低应变信号中存在谐振信
提方法检测准确度较高，能够满足陡坡段基桩安全检
号的干扰，故笔者通过分析该信号的扰动特征并进
测工作的实际需求。
行修正来降低谐振信号的干扰。
1 陡坡段基桩低应变检测优化方法设计 应力波信号的数学表达式为 [10-11]
+ ∞ a w
1.1 放大陡坡段基桩低应变信号 x t st st ∫ （3）
()= ()+ ( )H
根据陡坡段基桩的土体建设情况，设置应力波 - ∞ b
的传感点位，获取低应变信号。陡坡段基桩的土体 式中：x(t)为应力波信号的瞬时幅值；s(t)为信号在t时
建设方法示意如图1所示 [5-6] 。 刻的瞬时相位；H为阶跃式传输函数；a为应力波信号
初始频率；b为窄带扩展系数；w为信号放大指数。
根据该表达式，求解基桩应力波信号中存在谐
振信号干扰的概率密度函数，即

Pj 1 exp(- S ) （4）
( )=
t
2 σπ xt () s ()
式中：j为谐振信号；P(j)为该谐振信号的密度概率
函数； σ 为信号瞬时值的方差；S为信号在希尔伯
x ( t )
特空间上的辐射圆环面积。
利用该概率密度函数的求解值，在希尔伯特空
图 1 陡坡段基桩的土体建设方法示意
间中，分析谐振信号在t时刻的散射干扰特性 [12] ，即
如图1所示，基桩在陡坡段以垂直于水平地面
()
的角度埋于陡坡中，且加设一段虚土桩。基于该建 D () ∫∫ Pj e - 2π J （5）
=
设方式，定义基桩在土体中的受力方程，即 xt τ ≠φ r
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2024 年 第 46 卷 第 8 期
无损检测