CN109653261A - 抗滑桩震后损伤测试方法和系统 - Google Patents
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Abstract
抗滑桩震后损伤测试方法，属于土木工程技术，本发明包括下述步骤：1)参照实际工况，在模拟坡体内设置被测结构物，在被测结构物上设置至少两个加速度传感器；2)对被测结构物施加激励荷载，通过加速度计检测得到初始固有频率；3)对被测结构物施加模拟地震荷载，通过加速度计检测得到固有频率值；4)对比步骤3)所测得的固有频率与步骤2)所测得的初始固有频率，若不同则判定被测结构出现损伤。本发明实现了抗滑桩震后损伤的无损检测，检测不会对结构本身造成损坏。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术，特别涉及抗滑桩监测技术领域。
背景技术
目前，国内外开展了大量的关于桥隧结构、建筑结构等的损伤检测工作，如既有专利：文献1：专利《桥梁混凝土结构损伤探测装置》(CN205861566U，万宇通)，文献2：专利《钢框架结构突变损伤的识别方法及系统》(CN 104458173 A，吴毅江)。与之形成鲜明对比的是，尽管出现了许多关于岩土支挡结构变形预警的研究，如既有专利：文献1：专利《抗滑桩变形自动预警装置》(CN205224126U，姚裕春)，文献2：专利《基于地下水位与位移监测的边坡动态稳定性系数测定方法》(CN104406623B，贺可强)，但是针对其损伤检测的研究鲜有报道。
地震荷载将对岩土支挡结构的稳定性、位移及结构损伤产生影响，其中后者尤为重要。结构损伤将影响抗滑桩等构件的力学性能，进而导致整个支挡结构产生位移，甚至失稳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够准确测定抗滑桩震后损伤的测试方法。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，1)参照实际工况，在模拟坡体内设置被测结构物，在被测结构物上设置至少两个加速度传感器；
2)对被测结构物施加激励荷载，通过加速度传感器检测得到初始固有频率；
3)对被测结构物施加模拟地震荷载，通过加速度传感器检测得到固有频率值；
4)对比步骤3)所测得的固有频率与步骤2)所测得的初始固有频率，若不同则判定被测结构出现损伤。
所述步骤4)中，若差值超过预设阈值，则判断为不同。
所述步骤1)中，加速度传感器设置于被测结构物不同的部位。
所述步骤1)中，加速度传感器至少为3个，沿直线设置于被测结构物不同的部位；
所述步骤4)为：对比步骤3)所测得的固有频率与步骤2)所测得的初始固有频率，若不符则判定被测结构出现损伤；若有损伤，对比加速度测试时程曲线，若相邻两个加速度时程信号出现相位差，则认为损伤位置在二者之间。
进一步的，还包括步骤5)：改变激励荷载和模拟地震荷载的数值，然后返回步骤1)。
本发明还提供一种抗滑桩震后损伤测试系统，包括振动台、激励装置和加速度传感器，所述振动台上设置有稳定土体区域和坡体区域，所述坡体区域内沿垂直方向埋设有被测结构物，所述被测结构物为抗滑桩的比例模型，在被测结构物表面沿被测结构物的轴向设置有加速度传感器。
还包括数据采集装置，所述数据采集装置和加速度传感器连接，所述数据采集装置包括频率生成单元。
本发明的有益效果在于：
本发明可实现抗滑桩震后损伤的模拟；损伤分析方法简单、高效、方便、可操作性强；损伤分析方法可准确判定是否损伤并捕捉损伤位置；该方法实现了抗滑桩震后损伤的无损检测，检测不会对结构本身造成损坏。
附图说明
图1为抗滑桩震后损伤的振动台模型正视图。
图2为抗滑桩震后损伤的振动台模型俯视图。
图3为图1的振动台模型左视方向的示意图。
图中：1-振动台；2-数据采集系统；3-抗滑桩；4-加速度传感器；5-稳定土体；6-不稳定土体(坡体)；7-激励装置。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施例进行详细的描述：
本发明提供一种抗滑桩震后损伤的振动台模型系统，包括激励装置7、数据采集系统2、振动台1、抗滑桩模型、加速度传感器4。
进一步，所述振动台1工作频率0.4Hz～15Hz，加载波形可为简谐波、地震波。
进一步，所述抗滑桩模型各物理量满足如下相似比：长度l的比例Cl＝n；密度ρ的比例Cρ＝1；加速度a的比例Ca＝1；粘聚力c的比例Cc＝n；内摩擦角的比例弹性模量E的比例CE＝n；时间t的比例Ct＝n0.5；频率ω的比例Cω＝n-0.5；应力σ的比例Cσ＝1。
进一步，所述抗滑桩模型由抗滑桩3、稳定土层5、不稳定土层组成6。
进一步，所述加速度传感器为压电式加速度传感器。
抗滑桩震后损伤的振动台模型识别方法，该方法包括以下步骤：
①在振动台模型箱内填筑抗滑桩模型并布置加速度传感器4；
②对抗滑桩模型施加激励荷载，同时采用数据采集系统2进行数据采集；
③通过计算机对采集数据进行频谱分析；
④通过自振频率判断抗滑桩3是否发生损伤；
⑤若发生损伤，通过加速度传感器4测试信号判断损伤位置。
进一步，所述加速度传感器4布置在抗滑桩上3。
进一步，所述对抗滑桩模型施加激励荷载，同时采用数据采集系统2进行数据采集的具体步骤如下：
a)先对初始无损的抗滑桩模型施加激励荷载，采用数据采集系统2进行数据采集。
b)对抗滑桩模型施加0.1g的地震荷载，再次对抗滑桩模型施加激励荷载，同时采用数据采集系统2进行数据采集。
c)增大地震荷载强度分别为0.2g，0.3g……，并重复步骤b)。
进一步，步骤③，通过计算机对采集数据进行频谱分析，具体包括：采用傅里叶变换，将采集到的激励荷载下的加速度时程曲线转为频域曲线，得到初始无损状态以及各地震荷载作用后抗滑桩3的固有频率值。
进一步，步骤④，通过自振频率判断抗滑桩3是否发生损伤，具体包括：对比初始无损状态与地震荷载作用后抗滑桩3的固有频率值，若两者不相等，则认为抗滑桩3出现损伤。
进一步，步骤⑤，若发生损伤，通过加速度传感器4测试信号判断损伤位置。具体包括：对比加速度测试时程曲线，若相邻两个加速度传感器时程信号出现相位差，则认为损伤位置在其间。
测试传感器主要为加速度传感器，同时其沿测试结构物高度方向均匀布置。实验前对测试结构施加第一次激励荷载，通过加速度传感器得到测试结构不同部位处的初始固有频率值ω1-0、ω2-0、ω3-0、...、ωj-0；通过振动台对测试结构物施加地震荷载，加载完成后对测试结构施加第二次激励荷载，得到此时各部位的固有频率值ω1-1、ω2-1、ω3-1、...、ωj-1；若加载前后同一位置处的固有频率值未发生变化，则此处完好，若加载后的固有频率不等于初始固有频率，则结构发生损伤。此时检查施加地震荷载时所有加速度传感器测试的加速度时程曲线，若相邻两个加速度传感器测得的时程曲线存在相位差，则证明此处出现损伤。
Claims (7)
1.抗滑桩震后损伤测试方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)参照实际工况，在模拟坡体内设置被测结构物，在被测结构物上设置至少两个加速度传感器；
2)对被测结构物施加激励荷载，通过加速度计检测得到初始固有频率；
3)对被测结构物施加模拟地震荷载，通过加速度计检测得到固有频率值；
4)对比步骤3)所测得的固有频率与步骤2)所测得的初始固有频率，若不同则判定被测结构出现损伤。
2.如权利要求1所述的抗滑桩震后损伤测试方法，其特征在于，所述步骤4)中，若差值超过预设阈值，则判断为不同。
3.如权利要求1所述的抗滑桩震后损伤测试方法，其特征在于，所述步骤1)中，加速度传感器设置于被测结构物不同的部位。
4.如权利要求3所述的抗滑桩震后损伤测试方法，其特征在于，所述步骤1)中，加速度传感器至少为3个，沿直线设置于被测结构物不同的部位；
所述步骤4)为：对比步骤3)所测得的固有频率与步骤2)所测得的初始固有频率，若不符则判定被测结构出现损伤；若有损伤，对比加速度测试时程曲线，若相邻两个加速度时程信号出现相位差，则认为损伤位置在二者之间。
5.如权利要求1所述的抗滑桩震后损伤测试方法，其特征在于，
还包括步骤5)：改变激励荷载和模拟地震荷载的数值，然后返回步骤1)。
6.抗滑桩震后损伤测试系统，其特征在于，包括振动台、激励装置和加速度传感器，所述振动台上设置有稳定土体区域和坡体区域，所述坡体区域内沿垂直方向埋设有被测结构物，所述被测结构物为抗滑桩的比例模型，在被测结构物表面沿被测结构物的轴向设置有加速度传感器。
7.如权利要求6所述的抗滑桩震后损伤测试系统，其特征在于，还包括数据采集装置，所述数据采集装置和加速度传感器连接。
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