摘要：低应变法费用较低、操作方便，一般是完整性检测的普测手段。但是鉴于桩土体系动力作用的复杂性，简单地通过对反射波法动测信号的分析，即便对于有着多年工作经验的检测人员而言，给出一个准确的、令人信服的判定结论仍然不是一件易事，误判、漏判甚至错判时有发生。作者深入研究了动测信号的分析方法，系统归纳总结介绍了若干方法，对每种方法的优缺点进行了评述，并结合作者自身的经验积累，提出了类比法，可为工程技术人员提供参考。
关键词：完整性检测；低应变；信号分析
1.引言
在我国工程建设事业中，桩基础广泛应用于高层建筑、公路桥梁、铁路桥梁、大型动力机械、码头等基础工程中，已成为我国工程建设当中重要的一种基础形式。我国年用桩量逾千万根，桩基工程质量不仅涉及到上部结构的安全保障，更关系人们的生命财产安全，但是桩基工程是地下隐蔽工程，工程质量除受岩土工程条件、基础与结构设计、桩土相互作用、施工工艺以及专业水平和经验等关联因素影响外，还具有施工隐蔽性高、更容易存在质量隐患的特点，发现质量问题难，出现事故处理更难。所以，桩身结构完整性的检测显得十分重要和必要。低应变法费用较低、操作方便，一般是完整性检测的普测手段。
应力波反射法目前基本上能确定桩身第一、二个缺陷的位置。但相对于缺陷的位置而言，缺陷的“程度”更加重要，人们关心缺陷对桩正常使用的影响到底有多大。目前应力波反射法在解决缺陷“程度”的“定量”问题很难有突破性的进展，主要是各种不同土质、不同桩土体系对应力波幅值的衰减影响无法定量化。另外，桩土体系对各种不同频率的动态响应差异较大，譬如，虽然高应变、低应变和超声波都是弹性波，但传播速度却有明显的差异，可以说不同频率的弹性波在同一种介质中的响应是不同的，桩土体系是一个隐蔽而复杂的体系，应力波传播过程中必然受到很多因素的影响，所以要根据应力波反射法的实测波形中缺陷反射波的幅值，来判断缺陷的具体程度、划分桩的类别，尚有大量的工作要做。
作者深入研究了动测信号的分析方法，系统归纳总结介绍了若干方法，并对每种方法的优缺点进行了评述，可为工程技术人员提供参考。
2.低应变检测基本原理
任何一个结构（或系统）受到动力作用（激励）后必有一定的反应（或称响应）。该反应除与激励条件有关以外，同时取决与结构的动力特性。
低应变法是以应力波在桩身中的传播特征为理论基础的一种方法。该方法假定桩为连续弹性的一维均质杆件，测试时在桩顶竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显的波阻抗差异界面（即桩身存在缺陷或遇桩底土层）或桩身截面积发生变化时，将产生反射波，经接收、放大、滤波和数据处理，可识别来自不同部位的反射信息。通过对反射信号进行分析计算，判断桩身混凝土的完整性，判定桩身缺陷的程度及其位置。
3.常规分析方法
3.1 高应变法：
利用高应变方法对基桩进行应力波检测开始于1964年美国Case技术学院的研究计划，该计划经过十余年的研究获得巨大成功，为基桩应力波检测理论和试验的发展奠定了基础。该计划的主要完成人Rausche等提出用Case试验方法检测桩的完整性。他定义桩身缺陷处变化前后的波阻抗之比为完整性因子 ，并通过大量的理论分析得到了利用高应变动力检测中实际测定的接近桩顶的某一截面的力和速度曲线确定 值的方法：
（1）
式中：V—测试面实测的质点振动速度；F—测试面实测的力；t1—应力波通过实测截面的时刻；tx—缺陷处产生的反射波到达实测截面的时刻；Z—实测截面处的波阻抗；Rx—缺陷段的桩侧摩阻力。
根据得到的 值，Rausche等将桩身中缺陷处损坏的严重程度进行如下分类： =1.0，均质截面； =0.8～1.0，轻微缺陷； =0.6～0.8，显著缺陷； <0.6，断桩。
高应变方法基于达朗贝尔行波法，分析中首先不考虑能量损失而仅考虑波的行进和叠加，然后引入桩侧土阻力进行综合分析。另外，还假设桩周土阻力恒定作用于桩底，且与桩底面位移速度成正比，所以这是一种在理论上不太严谨的方法。由于检测周期相对较长，也难以实现基桩的普遍检测。
为了弥补高应变方法的这些不足，一些学者进行了依据低应变动力测试结果进行基桩缺陷定量分析的研究。
3.2时域分析法：
时域分析法忽略桩土之间的相互作用依据桩身波阻抗变化面的反射和透射规律和实际测定的低应变桩顶时域速度信号确定基桩缺陷程度。依据反射波原理，由于桩身缺陷面两侧波阻抗不同，产生速度波的反射与透射。由缺陷面的力平衡条件和质点速度连续性条件，在缺陷截面上存在式（2）所述关系：
论文作者:屈建刚
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/11
标签：缺陷论文; 反射论文; 应力论文; 应变论文; 方法论文; 截面论文; 完整性论文; 《基层建设》2017年第24期论文;