CN109208657B - 一种低应变质量检测测具及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低应变质量检测测具及其基于这种试验测试模具的测试方法，该测具通过在使用时套装在露出的管桩顶部来进行使用，其包括冲击盘以及定位支架，其冲击盘下表面上配置传感器作为检测点，而上表面设置砂层，利用砂层表面找平并设置冲击板；而所述定位支架包括十字形支架以及伸缩杆体，其十字形支架上设置有可移动的激振锤锤体安装支架以定位并安装激振锤锤体来进行激振冲击。而该方法通过上述测具进行辅助测量，通过量化和标准化的操作来进行数据收集，配合砂层以及合理设置的检测点来缓冲和抵消应力在水平面的扩散以及材料间的误差影响，然后将数据经过放大处理后即可获得管桩的精确测量数据。
Description
技术领域
本发明属于材料力学性能的测试领域，涉及一种用于高强度预应力管桩变形监测的低应变质量检测测具及其测试方法。
背景技术
应力波反射法作为目前工程中应用最为广泛的管桩桩身完整性检测方法，其原理是基于一维波动方程，通过在桩顶用激振锤进行敲击来施加一垂直激振，使得其弹性波向下传播，若桩身中存在如桩底、断桩、严重离析、缩颈、扩颈等结构缺陷时，其缺陷截面处会产生明显的波阻抗，使得向下传播的应力波被反射回桩顶，通过桩顶的传感器接收到这些反射波的信号，将这些反射波信号经过放大、滤波和分析计算后即可识别来自桩身不同部位的反射信息，并据此得出桩身各截面的丰富的信息，计算桩身波速、判断完整性和混凝土质量，还可以根据已知的波速计算桩长。
由于传统的应力波反射法的理论基础是基于平截面假定的一维波动理论，将桩简化为一维杆件，只考虑应力波沿桩轴向的传播，这就使得激振时的落锤高度不统一会导致采集的信号波有差异，进行数据分析时，信号筛选具有一定的随机性，不利于更进一步的曲线分析和统计。同时，还有一个不容易忽略的问题就是应力波的传播是一个三维问题，且在桩顶使用激振锤时桩顶高频波干扰严重，因而，对于具有一定直径的管桩桩体，特别是大直径管桩而言，会使得桩身缺陷难以判断：同一根检测桩，不同的人采集的信号曲线可能不一致；在桩顶的不同位置受到激振锤的敲击作用，有可能会产生不同的结果；即使是相同的操作人员，也会由于传感器安装和激振点位置的选择不同，出现可复现性差，无法追溯的缺陷，也难以保证低应变采集信号的一致性，导致低应变检测信号的桩身完整性判定结果各不相同。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种低应变质量检测测具及其测试方法，已解决上述技术背景中的缺陷。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种低应变质量检测测具，通过在使用时套装在露出的管桩顶部来进行使用，其包括冲击盘以及定位支架，所述冲击盘包括下凹盘体以及与下凹盘体外缘相连的环形盘面，环形盘面与下凹盘体一体成型，所述环形盘面的环径大于管桩的壁厚，且内径与管桩的内径一致；而在冲击盘中设置有细沙层，且在细沙层表面找平并设置有冲击板；
而所述定位支架包括十字形支架，所述十字形支架在中间位置设置有带手动释放装置的激振锤锤体安装支架，该激振锤锤体安装支架在十字形支架上的位置可移动；且所述十字形支架在外侧通过伸缩杆体与冲击盘的环形盘面固连，并在连接点对应位置的环形盘面下表面上配置传感器并作为检测点，并通过这些传感器与低应变检测仪相连。
为了获得最佳的检测效果：
所述下凹盘体纵切面的弧面对应25～35°夹角，以平衡吸收激振锤下落时，水平面上的应力波的传播影响，并对竖直相的应力波在放大后的影响最小。
所述细沙层在环形盘面位置上的设置厚度小于2mm，以减少砂体缓冲过度减少传感器上的感应数值。
相邻的所述检测点之间的夹角为90°，且这些检测点均安装并固定在环形盘面的正中间环面上。
所述伸缩杆体上设置有棘爪，用以调整并固定激振锤锤体的下落高度来减少下落高度变化的因素影响。
本发明还公开了一种低应变质量检测方法，该方法配合该低应变质量检测测具以及市面上常用的低应变检测仪进行使用，以保证在管桩上进行检测时实现桩基的低应变采集信号一致性，保证检测管桩低应变质量时的精确度和稳定值，其具体操作步骤为：
1、在检测前先凿掉桩体表现浮浆，将其表现磨平，然后将低应变质量检测测具套装在合尺寸的管桩上，期间用水准仪确保测具水平，然后在冲击盘中填砂，控制填砂量，然后放置冲击板，再用水准仪确保冲击板水平。
2、将传感器与低应变检测仪相连，设置合理仪器参数并注意干扰因素的预防措施，包括50Hz高变电磁场和场地内的其它附近随机振动的干扰波。
3、用水准仪调平后固定，并在将激振锤安装在激振锤锤体安装支架，释放激振锤进行通过现场敲击试验，并记录检测点的数据，在进行激振锤锤体选择时，合理考虑砂层厚度适当选择合适重量的激振力锤。
4、在测具上调整伸缩杆体的高度，并在不同的激振锤锤体安装支架高度条件下重复步骤2以及步骤3，得到多组数据。
5、将步骤4中的测量数据结合地质报告、施工记录、桩型类别、施工工艺等资料进行信号分析并在坐标轴上建表，当采集的信号有缺陷时，则选择曲线上缺陷显示最为明显的信号曲线作为该桩的低应变代表信号曲线；当一组的两条信号曲线不一致，且与其它几组信号曲线均不一致时，则该组信号曲线无效，应重新进行采集。
有益效果：本发明适用于土木工程、隧道工程、水利工程、交通工程、国防工程等领域的管桩成型质量检测，适用操作简单、实施方便、测量费用低、测量精度高，且能适用于大管径管桩的检测。该检测方法能有效减少应力在水平面的扩散影响，同时能有效减少对激振点的选择上的误差，利用砂层进行误差过滤，并对不同高度和位置的激振锤位置进行机械限定，减少人为误差，配合合理的监测点设置，将传感器上的数据叠加后用数学方法即可消除高频干扰波问题并有效减少钢筋笼的主筋影响，提高检测精度。
附图说明
图1为本发明的示意图。
其中：1、激振锤锤体；2、激振锤锤体安装支架；3、十字形支架；4、伸缩节；5、伸缩杆体；6、冲击板；7、冲击盘；8、传感器；9、细沙层；10、管桩。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1的一种低应变质量检测测具的较佳实施例的示意图，在本实施例中，测具包括冲击盘7以及定位支架，其中，冲击盘7包括下凹盘体以及与下凹盘体外缘相连的环形盘面，环形盘面与下凹盘体一体成型，所述下凹盘体纵切面的弧面对应25°夹角，以平衡吸收激振锤下落时，水平面上的应力波的传播影响，并对竖直相的应力波在放大后的影响最小。而所述环形盘面的环径大于管桩的壁厚，且内径与管桩的内径一致；而在冲击盘中设置有细沙层9，且在细沙层9表面找平并设置有冲击板6，且细沙层9在环形盘面位置上的设置厚度小于2mm；而定位支架包括上部的十字形支架3以及与十字形支架3相连的伸缩杆体5，其中，十字形支架3在中间位置设置有带手动释放装置的激振锤锤体安装支架2，并通过激振锤锤体安装支架2安装激振锤锤体1，且该激振锤锤体安装支架2在十字形支架上的位置可移动，进而可以调整激振锤锤体1的激振点位置，而伸缩杆体5上的伸缩节4中设置有棘爪，可用于调整激振锤锤体1的冲击高度。
另外，在冲击盘7的环形盘面下表面上配置传感器8并作为检测点，且相邻的所述检测点之间的夹角为90°，并通过这些传感器8与外接的低应变检测仪相连。
本实施例的测具通过在使用时套装在露出的管桩10的顶部来进行使用，使用前，在工程测试之前，选用符合技术规范要求的仪器，检查仪器性能状态，确保仪器主机电量充足、工作正常、主机与传感器组成的整个测试系统配置合适，以保证测试信号真实可靠。
将传感器8与低应变检测仪主机连接，设置合理仪器参数。并注意注扰的防治，包括50Hz高变电磁场和其它附近随机振动的干扰波。
调平测具，然后调整激振锤锤体安装支架2在十字形支架3上的水平坐标位置，并利用伸缩杆体5的伸缩和伸缩节4中的棘爪来进行高度定位，进而确定激振点的坐标，然后选择合适重量的激振锤锤体1，将其安装在激振锤锤体安装支架2上。力锤一般采用工程塑料或尼龙材料制成的锤头，适用于长桩或缺陷较深的桩，对于桩身较短或桩身浅部缺陷的识别及定位，力锤采用铁、铜材料制作的锤头。落锤采用自由落体垂直于桩面下落进行敲击试验，得出数据，并不断调整激振点的位置以及激振锤锤体安装支架2的高度以得出多组信号数据。
将信号数据进行采集，信号不应失真和产生零点漂移，信号幅值不应超过测量系统的量程，波形的采集应保证桩底信号被可靠地记录，实测时域信号一致性差时，应分析原因，可另行增加辅助采集曲线，并作记录。
结合地质报告、施工记录、桩型类别、施工工艺等资料进行信号分析。当采集的信号有n组，当有缺陷时，则选择曲线上缺陷显示最为明显的信号曲线作为该桩的低应变代表信号曲线；当一组的两条信号曲线不一致，且与其它几组信号曲线均不一致时，则该组信号曲线无效，应重新进行采集。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种低应变质量检测测具，其特征在于，包括冲击盘以及定位支架，所述冲击盘包括下凹盘体以及与下凹盘体外缘相连的环形盘面，环形盘面与下凹盘体一体成型，所述环形盘面的环径大于管桩的壁厚，且内径与管桩的内径一致；而在冲击盘中设置有细沙层，且在细沙层表面找平并设置有冲击板；
而所述定位支架包括十字形支架，所述十字形支架在中间位置设置有带手动释放装置的激振锤锤体安装支架，该激振锤锤体安装支架在十字形支架上的位置可移动；且所述十字形支架在外侧通过伸缩杆体与冲击盘的环形盘面固连，并在连接点对应位置的环形盘面下表面上配置传感器并作为检测点，并通过这些传感器与低应变检测仪相连；
利用上述低应变质量检测测具进行低应变质量检测时的具体操作步骤为：
①在检测前先凿掉桩体表现浮浆，将其表现磨平，然后将低应变质量检测测具套装在合尺寸的管桩上，期间用水准仪确保测具水平，然后在冲击盘中填砂，控制填砂量，然后放置冲击板，再用水准仪确保冲击板水平；
②将传感器与低应变检测仪相连，设置合理仪器参数并注意干扰因素的预防措施，包括50Hz高变电磁场和场地内的其它附近随机振动的干扰波；
③用水准仪调平后固定，并在将激振锤安装在激振锤锤体安装支架，释放激振锤进行通过现场敲击试验，并记录检测点的数据，在进行激振锤锤体选择时，合理考虑砂层厚度适当选择合适重量的激振力锤；
④在测具上调整伸缩杆体的高度，并在不同的激振锤锤体安装支架高度条件下重复步骤②以及步骤③，得到多组数据；
⑤将步骤④中的测量数据结合地质报告、施工记录、桩型类别、施工工艺资料进行信号分析并在坐标轴上建表，当采集的信号有缺陷时，则选择曲线上缺陷显示最为明显的信号曲线作为该桩的低应变代表信号曲线；当一组的两条信号曲线不一致，且与其它几组信号曲线均不一致时，则该组信号曲线无效，应重新进行采集。
2.根据权利要求1所述的低应变质量检测测具，其特征在于，所述下凹盘体纵切面的弧面对应25～35°夹角。
3.根据权利要求1所述的低应变质量检测测具，其特征在于，所述细沙层在环形盘面位置上的设置厚度小于2mm。
4.根据权利要求1所述的低应变质量检测测具，其特征在于，相邻的所述检测点之间的夹角为90°，且这些检测点均安装并固定在环形盘面的正中间环面上。
5.根据权利要求1所述的低应变质量检测测具，其特征在于，所述伸缩杆体上设置有用以调整并固定激振锤锤体的下落高度的棘爪。
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