CN112663689A - 一种高承台桩基础多测点低应变检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高承台桩基础多测点低应变检测方法，包括以下步骤：沿地表出露部分桩身竖向等间距布置三个速度传感器，用于接收水平或竖直方向桩身速度响应分量；于所有传感器上方桩身施加测试激励；将传感器所采集的速度响应信号进行上、下行波分解，并通过积分变换在频域内构建泛频响函数；通过泛频响函数与虚拟半正弦激励得到剔除复杂上部结构振动特性的虚拟速度响应结果；利用现有基桩振动解析解，通过调整解析解中桩长，对虚拟速度响应结果进行拟合，搜寻最优拟合时的桩长作为预估值，并以此对桩身完整性进行判断。本方法克服了现有技术的局限，处理后的桩底反射信号清晰可辨，有利于准确判断桩长及桩身缺陷，可用于高承台桩基完整性检测。

Description

一种高承台桩基础多测点低应变检测方法

技术领域

本发明涉及一种高承台桩基础多测点低应变检测方法，属于桩基检测领域。

背景技术

近年来，在桥梁、铁路、高速公路和桥墩建设中，桩身出露地表较多的高承台桩基得到了越来越多的应用。作为支撑上部结构的主要受力构件，考虑到其桩身部分出露地表及其所支承的上部结构的重要性，有必要对既有建筑物下的高承台桩基在长期使用期内的完整性和健康状况进行评估，保证桩基质量，减小安全隐患。

对于桩基完整性检测常有两种检测方法，一是低应变检测，通过在桩顶施加一个激励使桩身产生振动，观察桩身质点振动信号曲线判断是否存在缺陷。但是对于既有建筑物下的桩基而言，由于上部结构尺寸效应的存在，桩身振动情况不可避免地会受到上部结构振动特性的影响，通过低应变检测方法采集到的桩身质点振动信号并不像理想条件下清晰可辨，而是非常杂乱无法辨别桩底反射区，所以传统的低应变方法并不适用于检测带承台桩基。另一种检测方法是旁孔透射波法，其通过在桩身附近的土中竖向钻一检测孔，下放信号接收装置。在桩顶施加激励后，缓慢上提信号接收装置即可提取土中振动信号从而也可以判断桩身完整性。但对于桩身出露地表较多的长桩，考虑到桩身在地面上的长度比较长，有时上部结构振动特性对土振动响应产生的影响也不能忽略。除此以外，运用旁孔测试法涉及到在桩周土里进行钻孔、提吊传感器等操作，工作量往往较大，费事费力，因此采用该法评价桩身完整性的可靠性还有待研究。

由此可见，对于既有建筑物下的高承台桩基的完整性检测方面，工作人员很难用常规方法直接检测并得出准确的结论。

发明内容

基于以上两种检测方法的局限性，本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提出一种可适用于既有建筑物下高承台桩基础多测点低应变检测技术及相应的数据处理方法。

本方法的发明构思是通过沿出露地表的桩身竖向等间距布置三个速度传感器，采用迭代计算实现桩身某点的速度上下行波分离，将上下行波进行傅里叶变换后的结果之比在频域内定义为泛频响函数，并将其与虚拟的半正弦激励表达式相乘后进行傅里叶逆变换，即可得到该点剔除上部结构复杂响应的虚拟速度响应曲线，可由此判断大致的桩底反射时间区间。为求出较为准确的桩长，利用桩基理论解速度响应曲线，利用小波变换对本发明的解及理论解的拟合过程进行不断优化，旨在搜寻桩底反射最优点，从而准确求出预测的桩长，即可评价桩身的完整性。

为了解决以上技术问题，本发明具体采用的技术方案如下：

一种高承台桩基础多测点低应变检测方法，其包括以下步骤：

S1、在高承台桩基础沿地表出露部分的桩身上竖向等间距布置三个速度传感器，相邻传感器的间距为桩身在激励下产生的振动波波速与仪器采样时间间隔乘积的N倍；

S2、在所有传感器上方的桩身处施加水平或斜向的测试激励，并由三个传感器同步采集速度响应时程曲线；

S3、对三个传感器所采集的速度响应时程曲线进行数据处理，实现通过中间传感器位置的上、下行波分离，其过程包括S31～S34：

S31、确定单位走时Δt为三个速度传感器中相邻传感器间距与振动波波速的比值；

S32、将上方传感器和下方传感器所采集的速度响应时程曲线分别前移1个单位走时Δt，并取时间轴上非负部分的信号数据作为处理后时程曲线，并对末尾进行补零使其与原始速度响应时程曲线的数据长度一致；

S33、将上方传感器的处理后时程曲线与中间传感器所采集的速度响应时程曲线作差，得到第一差值曲线，其等效为中间传感器的上行波的差值曲线；将下方传感器的处理后时程曲线与中间传感器所采集的速度响应时程曲线作差，得到第二差值曲线，其等效为中间传感器的下行波的差值曲线；

S34、对中间传感器上行波和下行波的差值曲线分别进行还原，得到中间传感器完整的上行波曲线和下行波曲线；

S4、针对中间传感器所在位置，将下行波看做输入，上行波看做输出，通过傅里叶积分变换，在频域内将上行波和下行波的傅里叶变换结果之比作为下方桩身的泛频响函数；对泛频响函数施加虚拟半正弦激励，通过将虚拟半正弦激励与泛频响函数在频域内相乘或在时域内卷积，得到剔除上部结构复杂振动特性的虚拟速度响应曲线；根据该虚拟速度响应曲线确定桩底反射时间区间，以及桩长预测范围；

S5、获取基桩振动解析解，并通过在所述桩长预测范围内调整解析解中的桩长，得到不同桩长下的理论解速度响应曲线；将所述虚拟速度响应曲线和每一种桩长下的理论解速度响应曲线经过小波变换后，再对两条响应曲线在桩底反射时间区间内的数据段进行拟合，确定使拟合数据均方根误差最小的解析解桩长，作为当前高承台桩基础的桩长最优估计值，实现对桩身完整性的判断。

作为优选，所述S1中，以三个速度传感器为一组，在桩身上布置多组传感器，每组传感器采集的数据均各自得出桩长最优估计值，再取均值作为最终的桩长估计值。

作为优选，所述S1中，N为不小于1的整数

作为优选，所述S2中，传感器同步采集速度响应时程曲线时，对于水平激励，每个传感器需采集水平响应成分，对于斜向激励，传感器需采集水平或竖向响应成分；

作为优选，所述S2中，采集的速度响应时程曲线中速度信号应进行无量纲化。

作为优选，所述S34中，通过数据迭代的方式对中间传感器上行波和下行波的差值曲线分别进行还原。

作为优选，所述S4中，根据该虚拟速度响应曲线，由一维杆或梁振动理论确定桩底反射时间区间，并根据该桩底反射时间区间以及振动波速确定预测的桩长范围。

作为优选，所述S5中，基桩振动解析解为自由桩顶受横向激励的桩身解析解。

作为优选，所述速度传感器选用激振器及振动传感器一体的压电式振动传感器，通过激振器使桩基产生振动，由振动传感器拾取振动信号。

相对于现有技术而言，本发明的有益效果如下：

本方法克服了现有桩基无损测试方法受上部结构振动特性影响而无法应用于既有建筑物下高承台桩基完整性测试的局限，经本方法测试并处理后的桩底反射信号清晰可辨，有利于准确判断桩长及桩身缺陷；且测试操作简单、受环境制约小，适用范围较广，可用于一系列带有上部结构的高承台桩基完整性检测。

附图说明

图1是本测试方案和数据处理方法流程图；

图2是本方法用于高承台桩基的测试系统示意图；

图3是原低应变检测法用于高承台桩基时得到的信号曲线图；

图4是本方法用于某一高承台桩基工况时得到的上下行波分离曲线图；

图5是本方法用于某一高承台桩基工况时得到的泛频响函数曲线图；

图6是本方法用于某一高承台桩基工况时的虚拟速度响应曲线图；

图7是本方法用于某一高承台桩基工况时的小波变换示意图；

图8为本方法用于某一高承台桩基工况时在桩长预测范围内获取桩长最优估计值的示意图；

其中，1.上传感器、2.中间传感器、3.下传感器、4.传感器支座、5.传感器导线、6.脉冲锤、7.数据采集仪、8.电信号放大器、9.信号分析装置、10.上部承台、11.待测桩基、12.桩周土体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。

在本发明的一个较佳实施例中，提供了一种高承台桩基础多测点低应变检测方法，其包括以下步骤：

S1、在高承台桩基础沿地表出露部分的桩身上竖向等间距布置三个速度传感器，相邻传感器的间距为桩身在激励下产生的振动波波速与仪器采样时间间隔乘积的N倍，其中N为不小于1的整数。

S2、在所有传感器上方的桩身处施加水平或斜向的测试激励，并由三个传感器同步采集速度响应时程曲线。此步骤中，传感器同步采集速度响应时程曲线时，对于水平激励，每个传感器需采集水平响应成分，对于斜向激励，传感器需采集水平或竖向响应成分。而且，采集的速度信号应进行无量纲化处理，使其无量纲速度位于-1～1之间。

S3、对三个传感器所采集的速度响应时程曲线进行数据处理，实现通过中间传感器位置的上、下行波分离，其过程包括S31～S34：

S31、确定单位走时Δt为三个速度传感器中相邻传感器间距与振动波波速的比值；

S32、将上方传感器和下方传感器所采集的速度响应时程曲线分别前移1个单位走时Δt，即朝时间轴负方向移动1个单位走时Δt。然后针对两条移动后的速度响应时程曲线，分别取时间轴上非负部分的信号数据作为处理后时程曲线，并对末尾进行补零使其与原始速度响应时程曲线的数据长度一致，以便于后续求差。

S33、根据信号的传输规律，将处理后曲线与中间传感器所采集的速度响应时程曲线作差，其结果即等效于通过中间传感器位置的上、下行波分别与其前移2个单位走时曲线作差。因此，将上方传感器的处理后时程曲线与中间传感器所采集的速度响应时程曲线作差，得到第一差值曲线，其等效为中间传感器的上行波的差值曲线；将下方传感器的处理后时程曲线与中间传感器所采集的速度响应时程曲线作差，得到第二差值曲线，其等效为中间传感器的下行波的差值曲线。

S34、对激励位于传感器上方的测试条件而言，在前2个单位走时内，下行波应等于中间传感器时程曲线初段，而上行波由于尚未产生应等于零，由此可以对中间传感器上行波和下行波的差值曲线分别进行还原，得到中间传感器完整的上行波曲线和下行波曲线。本发明中，可通过数据迭代的方式对上、下行波的差值曲线进行还原。

S4、针对中间传感器所在位置，将下行波看做输入，上行波看做输出，通过傅里叶积分变换，在频域内将上行波和下行波的傅里叶变换结果之比作为下方桩身的泛频响函数；对泛频响函数施加虚拟半正弦激励，通过将虚拟半正弦激励与泛频响函数在频域内相乘或在时域内卷积，得到剔除上部结构复杂振动特性的虚拟速度响应曲线；根据该虚拟速度响应曲线确定桩底反射时间区间，以及桩长预测范围。

本发明中，可根据该虚拟速度响应曲线，由一维杆或梁振动理论确定桩底反射时间区间，并根据该桩底反射时间区间以及振动波速确定预测的桩长范围。

S5、获取基桩振动解析解，并通过在前述桩长预测范围内调整解析解中的桩长，得到不同桩长下的理论解速度响应曲线。针对不同桩长下的理论解速度响应曲线，需要通过拟合的方式来确定最佳的桩长，因此可将前述虚拟速度响应曲线和每一种桩长下的理论解速度响应曲线经过小波变换，再对两条小波变换后的响应曲线在桩底反射时间区间内的数据段进行拟合，确定使拟合数据均方根误差最小的解析解桩长，即可将其作为当前高承台桩基础的桩长最优估计值，实现对桩身完整性的判断。

需要注意的是，当相邻传感器布置的竖向间距小于剪切波或纵波波速乘以采样时间间隔时应适量增大。波速已知时，间距优选取为乘积的整数倍。另外，当每三个速度传感器视为一组，条件允许情况下可沿桩身多布置几组，每组传感器采集的数据均各自得出桩长最优估计值，再取均值作为最终的桩长估计值，以减小结果受测试环境干扰(如温度变化等)产生的误差。基桩振动解析解可为自由桩顶受横向水平激励的桩身解析解。

需注意的是，前述安装于桩身上的速度传感器，可以选用激振器及振动传感器一体结构式的压电式振动传感器，通过压电式振动传感器内部的激振器使桩基产生振动，由振动传感器拾取振动信号，由此无需用外部不用在桩身上外加激励而是由其自身直接就能产生一个理想激励。当然，也可以采用普通的速度传感器，此时可以用外部激励源对桩身施加激励。

下面将上述方法应用于具体实施例中，以展示其具体实现过程和检测效果。

实施例1

参照图2所示，在本实施例中，低应变检测方法依赖的测试系统包括三个速度传感器1～3、传感器支座4、传感器导线5、脉冲锤6、数据采集仪7、电信号放大器8、信号分析装置9、上部承台10、待测桩基11、桩周土体12。本发明针对的是具有上部承台10且可能存在缺陷的待测桩基11，待测桩基11部分露出地表，大部分位于桩周土体12中，无法直接测量其桩长。三个速度传感器中，上传感器1、中间传感器2和下传感器3均通过传感器支座4从上到下竖向等间距固定在高承台桩基础沿地表出露部分的桩身上。脉冲锤6用于对待测桩基11施加激励，而振动信号会通过三个传感器被检测到，三个传感器的信号经由数据采集仪7采集后，经过电信号放大器8放大，最终发送至信号分析装置9中进行处理。

参见图1所示，基于该测试系统，本实施例中的既有建筑下高承台桩基础多测点低应变检测方法包括以下步骤：

1、速度传感器的布设：

将三个速度传感器沿出露地表的桩身竖向进行等距离定位布设，其间距满足桩身剪切波(采集水平响应)波速与仪器采样时间间隔乘积的整数倍，且倍数N不小于1。本实施例设为N＝1，传感器间距为0.1m，剪切波速2500m/s，仪器采样频率25000Hz。

其中上传感器1距离地表的高度为z_-1，中间传感器2距离地表的高度为z₀，下传感器3距离地表的高度为z₁。

下面以施加水平激励为例简述采用本方法的测试及数据处理过程：

2、激励和采集信号：

在所有传感器上方进行水平激励f，各个传感器采集桩身振动速度信号，对各速度信号进行无量纲化，得到三个传感器同步采集的速度响应时程曲线。每个速度传感器接收到的速度信号都可以按公式表示为上行波与下行波之和。

3、对多通道同步采集的三个速度传感器所接收的速度响应时程曲线进行数据处理，实现通过中间传感器位置的上、下行波分离，其过程包括：：

1)定义单位走时Δt为三个速度传感器中相邻传感器间距与振动波波速比值，本实施例中Δt为1/25000s。

2)对上传感器1、下传感器3所采集的速度响应时程曲线分别前移1个单位走时Δt，取时间轴非负部分的信号数据作为处理后时程曲线，并对末尾进行补零以保证与原始速度响应时程曲线的数据长度一致。

3)将处理后曲线与中间传感器所采集的速度响应时程曲线作差，其结果等效于通过中间传感器位置的上、下行波分别与其前移2个单位走时曲线作差。即将上方传感器的处理后时程曲线与中间传感器所采集的速度响应时程曲线作差，得到第一差值曲线，其等效为中间传感器的上行波的差值曲线；将下方传感器的处理后时程曲线与中间传感器所采集的速度响应时程曲线作差，得到第二差值曲线，其等效为中间传感器的下行波的差值曲线。

4)对激励位于传感器上方的测试条件而言，在前2个单位走时内，下行波应等于中间传感器时程曲线初段，而上行波由于尚未产生应等于零，由此可以通过数据迭代的方式对上、下行波的差值曲线进行还原，得到完整的上、下行波分离曲线。图4是本实施例中得到的上下行波分离曲线图。

4、泛频响函数的定义：

由于中间传感器的速度响应可以进行上下行波的分离，对于中间传感器所在的位置，可以将下行波看做输入，上行波看做输出，并对其进行傅里叶积分变换，在频域内将上、下行波傅里叶变换结果之比作为下方桩基结构的泛频响函数。图5是本实施例中得到的泛频响函数曲线图。

泛频响函数包含了中间传感器以下桩基的全部信息，可以用来描述土内未知桩长及可能存在的缺陷。一旦泛频响函数确定后，通过施加虚拟半正弦激励，将虚拟半正弦激励与泛频响函数在频域内相乘，得到剔除上部结构复杂振动特性的虚拟速度响应曲线，如图6所示。根据该虚拟速度响应曲线可以直观地由一维杆或梁振动理论判断确定桩底反射时间区间，以及桩底反射所对应的桩长预测范围。

5、本方法与理想解的验证对比：

为了得到更精确的桩长估计值，以持续时间短的半正弦激励作为虚拟激励，本实施例利用现有技术文献(参见Wu J,El Naggar M H,Wang K,et al.Lateral vibrationcharacteristics of an extended pile shaft under low-strain integrity test[J].Soil Dynamics and Earthquake Engineering,2019,126:105812.)的结论求解了自由桩顶受横向激励的桩身解析解即理论解，通过调整解析解中桩长，将其与前文在虚拟激励下得到的桩底反射时间区段进行优化拟合，以验证本方法的准确性，如图7所示。

由于本方法结果是一个理想条件，与理论解模型并不完全一致，为尽可能减小误差，通过求解均方根的方法寻得未知桩长桩基的最优桩底反射点，从而使拟合时的误差达到最小，具体做法为：

获取基桩振动解析解，并通过在前述确定的桩长预测范围内调整解析解中的桩长，得到不同桩长下的理论解速度响应曲线。将前述的虚拟速度响应曲线和每一种桩长下的理论解速度响应曲线经过小波变换实现细部去噪优化后，再对两条小波变换后的响应曲线进行拟合，拟合时仅需拟合两条曲线在前述桩底反射时间区间内的数据段。确定使拟合数据均方根误差最小的一条理论解速度响应曲线，该曲线对应的桩长即可作为当前高承台桩基础的桩长最优估计值，由此实现对桩身完整性的判断。

6、实例验证：

本实施例中桩基的材料参数如表1所示：

表1土体及桩身材料参数表

所用桩身为完整桩，全长10m，出露土面的桩身长度为0.8m。按原低应变方法得到的结果如图3所示，波形杂乱无法辨认桩底反射区。按照本方法理论分解出速度行波，得到频响函数将其与虚拟的半正弦激励相乘并进行傅里叶逆变换后得到如图6所示，可以直观判断存在桩底反射区。根据公式l＝(7.9～9)·C_ps/2-z₀＝9～10.8m通过对本方法和理论结果进行拟合，意在求出本桩的预测桩长。最后，参见图8所示，将经过小波变换及最小均方差后求得的最优解为h_op＝9.47m，代入h_pre＝h_op·α_s，其中α_s根据前述现有技术文献可取0.97，所以最终预测桩长埋土为9.18m，非常接近设计深度9.2m，说明了本发明方法对带承台桩基准确判断桩长的适用性，

由此可见，本发明提供了一种适用于既有建筑物下的高承台桩基进行完整性检测的现场检测方案及对测试信号进行数据处理的方法。利用布设好的三个速度传感器，将每组上下部传感器与处于中间位置的传感器速度信号做差值比较，即可分解出中间传感器在响应数据平移前后的上下行波关系式。再利用平移时间与信号数据长度相关的性质，求出中间传感器在某一时刻的速度上下行波。把经过傅里叶变换后的下行波当本段桩身的输入，上行波当做输出，从而可以构建一个泛频响函数，将其再与虚拟激励表达式相乘并进行傅里叶逆变换得到剔除了上部结构复杂振动的虚拟速度响应。根据该虚拟曲线可以直观地由一维杆或梁振动理论判断桩底反射所对应的深度。

为了进一步便于理解本发明中上述方法的理论基础，下面结合上述实施例给出了一些各步骤中变量、系数和函数的详细表达式，以便于本领域技术人员加深对本发明原理的理解。

1、速度传感器的布设：将从桩顶由上而下将三个传感器距离地面的高度分别记作为z_-1，z₀，z₁。相邻传感器之间的距离应满足公式Δz＝z_j-1-z_j＝C_ps·kt_s，j＝0,1，其中C_ps为桩身内波速，t_s是采样间隔时间。

2、数据处理过程：

1)每个速度传感器所接收到的速度信号都可以按公式v(z,t)＝ξ(z-C_ps·t)+η(z+C_ps·t)表示为上行波η(.)及下行波ξ(.)之和。

2)分别将传感器间距Δz以及剪切波走时Δt作为单位距离/时间，则v(z,t)＝ξ(z-C_ps·t)+η(z+C_ps·t)可进一步离散化表示为v(m,n)＝ξ(m,n)+η(m,n)＝ξ(z₀+mΔz,t+nΔt)+η(z₀+mΔz,t+nΔt)，其中m＝-1,0,1，n为非负整数。

3)根据行波理论，上下行波满足公式

4)当取时间t＝t+Δt时，相邻传感器采集到的信号满足公式v(1,1)＝ξ(1,1)+η(1,1)＝ξ(0,0)+η(1,1)，v(-1,1)＝ξ(-1,1)+η(-1,1)＝ξ(-1,1)+η(0,0)。

5)将平移处理后的相邻传感器信号与中间传感器信号作差，可得到公式v(1,1)-v(0,0)＝η(1,1)-η(0,0)＝η(0,2)-η(0,0)，v(-1,1)-v(0,0)＝ξ(-1,1)-ξ(0,0)＝ξ(0,2)-ξ(0,0)。

6)v(1,1),v(0,0),v(-1,1)的数据长度可表示为n₀，平移长度n_sh可以定义为n_sh＝Δt·F_s＝Δz·F_s/C_ps，其中F_s是采样频率。

7)以v(0,1)为例，其可认为是自从原信号v(0,0)的第(n_sh+1)个数据开始保留，并在最后增补n_sh个0以维持相同数据长度所得到的。

8)对于中间传感器前2n_sh长度的数据，可以假设：①上行波η(0,0)为零；②下行波ξ(0,0)等于原始数据v(0,0)。

3、泛频响函数的定义：

1)将分离得到的上下行波进行傅里叶变换，则频域内的泛频响函数可定义为：

2)将泛频响函数与虚拟激励相乘后进行傅里叶逆变换得到虚拟的速度响应：v_fe＝IFT[H_v·F_fe]J_ps/f_max·C_ps，其中v_fe代表中间传感器在虚拟激励下的无量纲速度响应；F_fe是幅值为f_max的虚拟半正弦激励f_fe的傅里叶变换。

4、本方法与理想解的验证对比：

1)根据虚拟速度响应曲线可以得到一明显的桩底反射区，按公式l＝(t₁～t₂)·C_ps/2-z₀即可以得到预测的桩长。

2)使用最小均方根法缩小误差：令

其中h_op为本方法得到的未知桩长最优值；

为本方法的解和解析解的小波变换结果，

表示虚拟速度响应曲线中时间段[t₁,t₂]中第k个数据的小波变换结果，

表示理论解速度响应曲线中时间段[t₁,t₂]中第k个数据的小波变换结果；n_re为对应于初步估计时间段[t₁,t₂]的数据长度，n_re＝(t₂+t₁)/Δt+1。

通过该方式，即可寻得未知桩长桩基的最优桩底反射点，从而使减小拟合时的误差，验证本方法的准确性。

本发明总体思路是利用相邻速度传感器，通过迭代计算的方式对中间传感器所采集信号进行行波分离，构造了一个泛频响函数，将其与虚拟的半正弦激励表达式相乘再经过傅里叶变换公式使得现场测得的复杂速度信号转化为可直观判断桩底反射区的虚拟速度响应信号，由直观的信号波形可判断桩底反射区间的时间上下界。利用现有基桩振动解析解，通过调整解析解中桩长，对虚拟速度响应结果进行拟合，搜寻最优拟合时的桩长作为预估值，并以此对桩身完整性进行判断，验证本方法可适性。最后用求最小均方根的方法减小由于测试环境干扰(如温度影响等)带来的误差，从而可以准确判断未知桩长。本检测方案及数据处理方法可供现场人员对高承台桩基进行无损检测时使用。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高承台桩基础多测点低应变检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在高承台桩基础沿地表出露部分的桩身上竖向等间距布置三个速度传感器，相邻传感器的间距为桩身在激励下产生的振动波波速与仪器采样时间间隔乘积的N倍；

S2、在所有传感器上方的桩身处施加水平或斜向的测试激励，并由三个传感器同步采集速度响应时程曲线；

S3、对三个传感器所采集的速度响应时程曲线进行数据处理，实现通过中间传感器位置的上、下行波分离，其过程包括S31～S34：

S31、确定单位走时Δt为三个速度传感器中相邻传感器间距与振动波波速的比值；

S32、将上方传感器和下方传感器所采集的速度响应时程曲线分别前移1个单位走时Δt，并取时间轴上非负部分的信号数据作为处理后时程曲线，并对末尾进行补零使其与原始速度响应时程曲线的数据长度一致；

S33、将上方传感器的处理后时程曲线与中间传感器所采集的速度响应时程曲线作差，得到第一差值曲线，其等效为中间传感器的上行波的差值曲线；将下方传感器的处理后时程曲线与中间传感器所采集的速度响应时程曲线作差，得到第二差值曲线，其等效为中间传感器的下行波的差值曲线；

S34、对中间传感器上行波和下行波的差值曲线分别进行还原，得到中间传感器完整的上行波曲线和下行波曲线；

S4、针对中间传感器所在位置，将下行波看做输入，上行波看做输出，通过傅里叶积分变换，在频域内将上行波和下行波的傅里叶变换结果之比作为下方桩身的泛频响函数；对泛频响函数施加虚拟半正弦激励，通过将虚拟半正弦激励与泛频响函数在频域内相乘或在时域内卷积，得到剔除上部结构复杂振动特性的虚拟速度响应曲线；根据该虚拟速度响应曲线确定桩底反射时间区间，以及桩长预测范围；

S5、获取基桩振动解析解，并通过在所述桩长预测范围内调整解析解中的桩长，得到不同桩长下的理论解速度响应曲线；将所述虚拟速度响应曲线和每一种桩长下的理论解速度响应曲线经过小波变换后，再对两条响应曲线在桩底反射时间区间内的数据段进行拟合，确定使拟合数据均方根误差最小的解析解桩长，作为当前高承台桩基础的桩长最优估计值，实现对桩身完整性的判断。

2.如权利要求1所述的高承台桩基础多测点低应变检测方法，其特征在于，所述S1中，以三个速度传感器为一组，在桩身上布置多组传感器，每组传感器采集的数据均各自得出桩长最优估计值，再取均值作为最终的桩长估计值。

3.如权利要求1所述的高承台桩基础多测点低应变检测方法，其特征在于，所述S1中，N为不小于1的整数。

4.如权利要求1所述的高承台桩基础多测点低应变检测方法，其特征在于，所述S2中，传感器同步采集速度响应时程曲线时，对于水平激励，每个传感器需采集水平响应成分，对于斜向激励，传感器需采集水平或竖向响应成分。

5.如权利要求1所述的高承台桩基础多测点低应变检测方法，其特征在于，所述S2中，采集的速度响应时程曲线中速度信号应进行无量纲化。

6.如权利要求1所述的高承台桩基础多测点低应变检测方法，其特征在于，所述S34中，通过数据迭代的方式对中间传感器上行波和下行波的差值曲线分别进行还原。

7.如权利要求1所述的高承台桩基础多测点低应变检测方法，其特征在于，所述S4中，根据该虚拟速度响应曲线，由一维杆或梁振动理论确定桩底反射时间区间，并根据该桩底反射时间区间以及振动波速确定预测的桩长范围。

8.如权利要求1所述的高承台桩基础多测点低应变检测方法，其特征在于，所述S5中，基桩振动解析解为自由桩顶受横向激励的桩身解析解。

9.如权利要求1所述的高承台桩基础多测点低应变检测方法，其特征在于，所述S1中，所述速度传感器选用激振器及振动传感器一体的压电式振动传感器，通过激振器使桩基产生振动，由振动传感器拾取振动信号。

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