Page 49 - 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

式中：D 为谐振信号的散射干扰系数；τ 为传输
x (t)
时延； ϕ为谐振信号的频移特性；r为希尔伯特空间
中的信号辐射圆环半径；e为常数；J为谐振信号
带宽。
在上述结果的基础上，分析谐振信号在基桩应
力波信号中的指向性衰减干扰情况，即
v  f β
Ct ∫ 10lg ) （6）
( )= cos(
0 D xt ()
式中：C(t)为t时刻的指向性衰减干扰偏置；v为基桩

应力波信号的传输速度；f 为谐振信号的复包络；β 图 2 基桩应力波行波路径示意
为信号传播因子。 I 2
⋅
针对该谐振干扰，采用最大似然自相关估计方 P 0 =Z Q (gg 2 )cos δ （10）
1
法修正处理谐振信号的干扰。在希尔伯特空间中，
式中：P 为基桩荷载应变量；Z为波阻抗；I为桩侧
引入随机信号的高斯噪声，结合最大化似然函数给 0
摩阻力；Q为桩身抗弯刚度； δ 为基桩与陡坡之间的
定的期望信号幅值，按下式计算 [13]
夹角。
R C = ( )+arg max (Γθ  ) f （7） 通过上述步骤，完成考虑谐振信号干扰的陡坡
Ex
式中：R 为相应干扰偏置的似然估计值；E(x)为期 段基桩低应变检测优化方法的设计过程；得出陡坡
C
望信号幅值； Γ 为目标函数最大值；θ 为最大化似然 段基桩的低应变检测结果。
函数；argmax表示最大值的索引函数。
2 检测试验
基于式（7）的计算结果，修正谐振信号造成的
干扰误差。 2.1 试验准备
采用上述步骤对信号进行处理，可降低陡坡段 设计对比试验对所提出的考虑谐振信号干扰的
基桩低应变信号中的谐振信号干扰。 陡坡段基桩低应变检测优化方法进行可行性测试，
1.3 分析陡坡段基桩检测状态 分析该方法的应用有效性。
利用降低谐振信号干扰后的基桩应力波信号， 此次试验依托于某高速公路建设工程，该工
分析当前检测中，陡坡段基桩的状态。 程地处地的地形以山地为主，坡地较多，因此，多
计算陡坡段基桩自身的固有频率，即 段落均采用陡坡段基桩的建设方式。以该工程的
K0+456~K52+626 路段 作为基 桩检 测试验 点，
（8）
该路段为全山地路段，且较为陡峭，相对高程为
式中：f 为基桩自身固有频率；λ 为桩底耦合常数；c 250~600 m。
i
为应力波波速。 在该工程中，陡坡段基桩的钻孔土层柱状图如
结合基桩自身的固有频率计算结果与锤击造成 图3所示。其分层情况如表1所示。
的低应变信号频率，分析应力波在基桩中的行波过 根据表1所示的基桩土层情况，在基桩的2/3半
程，其应力波行波路径示意如图2所示 [14-15] 。由图2 径位置布设信号传感器，并采用手动锤击的方式进
可见，多射线的应力波在桩身中存在多次反射与透 行测试，检测现场的连接方式如图4所示。
射。基于该行波过程，分析陡坡段基桩的检测状态。 检测信号参数的设置如表2所示。设置参数后，
根据行波过程，定义行波叠加的通解方程，即 则可开展陡坡段基桩低应变检测试验。
2.2 陡坡段基桩低应变检测
× （9）
采用所提方法进行试验，根据检测结果分析其
式中：u(x,t)为应力波信号x在t时刻的行波通解；g 应用可行性。
1
为反射过程的上行波；g 为透射过程上行波。 以G-20桩号的陡坡段基桩为例开展测试，得到
2
基于此，求解陡坡段基桩的低应变状态，即 的低应变检测结果如图5所示。

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2024 年 第 46 卷 第 8 期
无损检测