【正文】 若外露主筋過(guò)長(zhǎng)而影響正常測(cè)試時(shí)，應(yīng)將其割短。，目的是減少外露主筋對(duì)測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生干擾。由于掃頻信號(hào)發(fā)生器輸出等幅值、頻率可調(diào)的正弦信號(hào)，通過(guò)功率放大器放大至電磁激振器，輸出同頻率正弦激振力作用于樁頂。除大直徑樁外，沖擊脈沖中的有效高頻分量可選擇不超過(guò)2000Hz（鐘形力脈沖寬度為1ms，對(duì)應(yīng)的高頻截止分量約為2000Hz）。實(shí)踐表明：除采用小錘硬碰硬敲擊外，速度信號(hào)中的有效高頻成分一般在2000Hz以內(nèi)。（2）頻帶寬度的選擇現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，由于振源、樁——土系統(tǒng)的阻尼和衰減作用以及傳感器等多方面的原因，很難覆蓋全頻域的信號(hào)出現(xiàn)。頻率分辨率Δf，是在領(lǐng)域里相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的頻率間隔， Δf=1T=1NΔt=fsN (54)由式（54）可見(jiàn)，采樣頻率fs（或采樣時(shí)間間隔Δt）、頻率分辨率Δf、計(jì)算點(diǎn)數(shù)N三個(gè)參數(shù)是相互制約的。至少應(yīng)有兩個(gè)以上的通道，每個(gè)通道數(shù)據(jù)暫存器的容量應(yīng)不小于１kB，多道采集系統(tǒng)應(yīng)具有一致性，振幅偏差應(yīng)不小于３%?！痘鶚兜蛻?yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程》（JGJ/T9395）規(guī)定A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)不應(yīng)小于８位。壓電式傳感器具有很高的輸出阻抗，輸出的電荷量很微弱，因此，為便于觀察、記錄或送到分析儀進(jìn)行分析，必須先將信號(hào)放大。樁長(zhǎng)增加，宜選擇較大的靈敏度＞300mV/(cm/s)。根據(jù)目前的技術(shù)，大多數(shù)速度傳感器的靈敏度可設(shè)計(jì)在200～800mV/（cm/s）之間。阻尼比越大，速度傳感器的分辨率越高，能夠清楚地區(qū)分到達(dá)時(shí)差很短的有效波越高，能夠清楚的區(qū)分到達(dá)時(shí)差很短的有效波振動(dòng)，但是，過(guò)大的阻尼比會(huì)降低靈敏度，使傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)遲鈍。部分加速度傳感器的技術(shù)指標(biāo) 表2型號(hào)電荷靈敏度（pC/g）安裝諧振頻率（kHz）頻率范圍(Hz)最大加速度（g）質(zhì)量（g）6154250101～300050055YD3670～1101～1500010030261/26210015～4000300036438110016～4800100043速度傳感器為電動(dòng)式傳感器，分為慣性式、相對(duì)式兩種。② 電荷靈敏度與電壓靈敏度定義壓電加速度傳感器的靈敏度為輸出電量與輸入機(jī)械量之比。又質(zhì)量塊相對(duì)于基座的強(qiáng)迫振動(dòng)為x=Xcos（ωtθ），帶入方程得：X=ωωn21ωωn222ξωωn2u0θ=arctan2ξωωn1ωωn2(43)式中：ωn——加速度傳感器無(wú)阻尼固有圓頻率； ξ——加速度傳感器簡(jiǎn)化系統(tǒng)的阻尼比； θ——質(zhì)量塊的位移與基礎(chǔ)位移之間的相位差； u0——運(yùn)動(dòng)位移的幅值；因?yàn)閡是正弦運(yùn)動(dòng)，故其加速度a的幅值為A=ω2u0，而a與u的相位相反。壓電加速度傳感器是利用正壓電效應(yīng)制成的機(jī)電換能器。若脈沖寬度減小、波長(zhǎng)減小，不能滿足將樁視作一維彈性桿的要求，會(huì)出現(xiàn)速度及波形的畸變。三十種錘頭的參數(shù) 表1編號(hào)錘形材質(zhì)質(zhì)量m(kg)脈寬τ（ms）主瓣寬δ（kHz）力值F（kN）1小鋼管鋼2小鋼桿鋼0．273小鋼桿鋼4小板斧鐵5小鋼錘鋼6鐵錘鋼7裝修錘塑料8木錘雜木9橡膠錘生膠10橡膠錘生膠11橡膠錘生膠12橡膠錘熟膠13YE力錘鋼頭14YE力錘鋁頭15YE力錘尼龍16SV力錘鋼頭17SV力錘鋁頭18SV力錘尼龍19SV力錘橡膠20RS手錘尼龍21RS手錘聚丙烯22RS手錘聚乙烯23RS力棒尼龍24RS力棒尼龍25RS力棒鐵26RS力棒聚乙烯27RS力棒聚乙烯28RS力棒鐵29RS力棒尼龍30RS力棒鐵對(duì)振源各因素對(duì)樁基檢測(cè)信號(hào)的影響逐一說(shuō)明如下：① 錘頭材料 材料過(guò)硬，將激發(fā)出高頻脈沖波，高頻波可提高缺陷處得分變率，對(duì)探測(cè)樁身淺部缺陷有利，但高頻波易衰減，不易獲取長(zhǎng)樁的樁底反射；材料過(guò)軟，激發(fā)出的初始脈沖太寬，低頻波有利于檢測(cè)樁低反射，但會(huì)降低樁身上部缺陷的分辨率。恒力幅穩(wěn)態(tài)激振的缺點(diǎn)是頻率范圍較窄，設(shè)備笨重，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試效率低。由于激振錘（棒）的質(zhì)量與樁相比很小，按兩彈性桿碰撞理論，在對(duì)樁錘擊時(shí)更接近剛壁碰撞條件，施加于樁頂?shù)牧γ}沖持續(xù)時(shí)間主要受錘重、錘頭材料軟硬程度或錘墊材料軟硬程度及其厚度的影響，錘越重，錘頭或錘墊材料越軟，力脈沖作用時(shí)間越長(zhǎng)，反之越短。(2)在基樁中傳播的應(yīng)力脈沖被傳感器接收。因ξ≥0，故反射力波與入射力波同號(hào)，若入射波為下行壓力波，則反射的仍是上行壓力波，與后繼到來(lái)的入射壓力波疊加起增強(qiáng)作用；因反射波與入射波運(yùn)行方向相反，則反射力波引起的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度VR與入射波的VI異號(hào)，顯然與后繼到來(lái)的入射下行壓力波引起的正向運(yùn)動(dòng)速度疊加有抵消作用；又因ξT≥1，則透射力波的幅度總是大于或等于入射力波。如果其他條件不變，設(shè)F0τ=FL（τ）可得到：F=0V=2F0Z (335)即兩相行進(jìn)相遇的同幅異號(hào)波在上述桿段內(nèi)疊加結(jié)果使速度加倍、力為零。則由式（322）和（323）并改變符號(hào)有: V=?c?ε (324) 這一簡(jiǎn)潔形式的方程是我們今后討論應(yīng)力波問(wèn)題的最基本公式，它表明彈性桿中的應(yīng)力波引起的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度與應(yīng)變成正比。因?yàn)閼?yīng)力等于E?u?x，則桿兩端必須滿足應(yīng)變?yōu)榱愕倪吔鐥l件：?u?xx=0=AωcCsinωt+Dcosωt=0 (313)?u?xx=L=ωcAcosωLcBsinωLcCsinωt+Dcosωt=0 (314)因?yàn)榉匠蹋?13）和（314）必須對(duì)任何時(shí)刻t都成立，故由（313）得A=0，同時(shí)為保證振動(dòng)的存在，B只能為有限值，則由式（314）得：sinωLc=0或ωLc=π,2π,3π?nπ (315)式（315）即為桿的振動(dòng)頻率方程。由于桿具有無(wú)窮多的振型，則每一振型各自對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)量分布形式都不相同。第三章 低應(yīng)變反射波法的基本原理低應(yīng)變反射波法是以一維彈性桿平面應(yīng)力波波動(dòng)理論為基礎(chǔ)的，是以一維彈性桿平面應(yīng)力波波動(dòng)理論為基礎(chǔ)的。 樁身缺陷有三個(gè)指標(biāo)，即位置類型（性質(zhì)）和程度。Ⅲ類——樁身有明顯缺陷，對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響。應(yīng)力波反射法測(cè)樁中典型的端部邊界是固定端邊界和自由端邊界，通過(guò)對(duì)波動(dòng)方程的求解，可以分析邊界的波場(chǎng)問(wèn)題。 c=Eρ0為傳播速度，單位是m/s 。通常將擾動(dòng)區(qū)域與未擾動(dòng)區(qū)域的界面稱為波振面，波陣面的傳播速度稱為波速。 縱波:介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向平行的波稱，又稱為P波。20世紀(jì)80年代中至90年代初，和高應(yīng)變法在我國(guó)發(fā)展情形類似，各種低應(yīng)變法在基本理論、機(jī)理、儀器研發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和信號(hào)處理技術(shù)、工程樁或模型樁驗(yàn)證研究、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累等方面，去的了許多有價(jià)值的成果。1960年后，世界上部分國(guó)家開(kāi)展了系列動(dòng)力測(cè)試樁承載力的研究工作，并于20世紀(jì)80年代形成了實(shí)用的高應(yīng)變現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和室內(nèi)波動(dòng)方程分析方法。（4）樁頭鋼筋網(wǎng)片設(shè)置、配筋不符合要求或樁頂保護(hù)過(guò)厚，樁頂不平，樁身混凝土標(biāo)號(hào)低于設(shè)計(jì)要求等，打樁時(shí)都易擊碎樁頭。（3）挖孔時(shí)如果邊挖邊抽水，地下水下降時(shí)，護(hù)壁易受到下沉土層產(chǎn)生的負(fù)摩擦作用，使護(hù)壁受到拉力，產(chǎn)生環(huán)向裂縫，護(hù)壁所受的周圍土壓力不均勻時(shí)，又將產(chǎn)生彎矩和剪力作用，易引起垂直裂縫，而裝制作完畢，護(hù)壁和樁身混凝土成為一體，它是樁身的一部分，護(hù)壁裂縫破損或錯(cuò)位必將影響樁身質(zhì)量和側(cè)阻力的發(fā)揮?；炷翝补嗖扇Ц羲ǖ膶?dǎo)管水下澆灌混凝土工藝。（2）若樁距小于三倍樁徑，沉管過(guò)程可能會(huì)使地表主體隆起，從而在鄰樁樁身產(chǎn)生一豎向拉力，使得初凝混凝土拉裂。在木樁或混凝土樁的端部安一螺旋鉆頭，借旋轉(zhuǎn)機(jī)械將樁擰入土層至設(shè)計(jì)標(biāo)高，這種樁現(xiàn)已較少使用。鉆孔的機(jī)械有沖擊鉆、旋轉(zhuǎn)鉆（尚可分為正循環(huán)、反循環(huán)等）、長(zhǎng)螺旋和短螺旋等等，適合于不同的土層。（1）打入樁。因此，樁按功能可分為抗軸壓樁、抗橫壓樁和抗拔樁。就地灌注混凝土樁可根據(jù)受力需要，放置不同深度的鋼筋籠，其直徑可根據(jù)設(shè)計(jì)需要確定。將與樁體體積相同的土挖出，因而樁周土體擾動(dòng)較少，但應(yīng)力松弛現(xiàn)象，主要有各種形式的挖空或鉆孔樁等。如何確定出影響應(yīng)力波傳播的敏感因子，使缺陷量化，是國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。如果在基樁質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中沒(méi)有檢測(cè)出來(lái)，對(duì)今后建筑物的使用會(huì)產(chǎn)生很大的安全隱患，甚至?xí)斐芍卮蟀踩鹿省?Foundation pile integrity.第一章 緒論樁基礎(chǔ)是一種古老的基礎(chǔ)形式。在各種檢測(cè)方法中，反射波法目前應(yīng)用最廣泛、使用最便捷，理論與實(shí)踐發(fā)展也比較成熟，有比較先進(jìn)的儀器設(shè)備及應(yīng)用分析軟件。但是總體而言，基樁檢測(cè)技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，許多測(cè)試方法不僅理論上不夠完善，實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問(wèn)題。早在新石器時(shí)代，人類就開(kāi)始使用木樁搭建住所。因此，選擇合適的方法對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，是一項(xiàng)重要的工作。樁的種類五花八門(mén)，如果考慮用復(fù)合地基的各種柔性樁（如粉噴樁、碎石樁、CFG樁等）和近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的異型樁（如樹(shù)根樁、支盤(pán)樁、后壓漿樁等），據(jù)沈保漢統(tǒng)計(jì)，竟有三百多種，如不考慮尺寸影響，根據(jù)不同目的，我們可以按不同的分類法對(duì)剛性樁以如下方式進(jìn)行分類。根據(jù)樁的材料，可分為木樁（包括竹樁）混泥土樁（含鋼筋混凝土樁和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁）、鋼樁和組合樁。（3）鋼樁。（1）抗軸壓樁。在外荷作用下，樁的端阻和側(cè)摩阻同時(shí)發(fā)揮作用，端阻力和側(cè)阻所分擔(dān)荷載的比例，與樁徑、樁長(zhǎng)、軟土層的厚度，以及持力層的剛度有關(guān)。將預(yù)制樁用擊打或振動(dòng)法打入地層至設(shè)計(jì)標(biāo)高，打入的機(jī)械有自由落錘、蒸汽錘、柴油錘、壓縮空氣錘和振動(dòng)錘等，其預(yù)制樁包括木樁、混凝土樁和鋼樁。（5）粉噴樁和攪拌樁。（3）拔管速度過(guò)快，管內(nèi)混凝土澆灌高度較低，不足以產(chǎn)生一定的排擠壓力，淤泥層易產(chǎn)生縮頸。澆灌過(guò)程操作不當(dāng)容易出現(xiàn)以下質(zhì)量問(wèn)題：（1）由于停電或其它原因，澆灌混凝土沒(méi)有連續(xù)進(jìn)行，間斷一定時(shí)間后，隔水層凝固形成硬殼，后續(xù)混凝土無(wú)法下灌，只好上拔導(dǎo)管，一旦泥漿進(jìn)入管內(nèi)必然形成斷樁；而如用增大管內(nèi)混凝土壓力等辦法，沖破隔水層，形成新的隔水層，破碎的老隔水層混凝土必將凝固在樁身中造成樁身局部低劣混凝土。（4）孔較深時(shí)，澆灌混凝土若沒(méi)采用導(dǎo)管，混凝土從高處自由下落易產(chǎn)生離析。（5）樁身傾斜或遇有障礙物，易導(dǎo)致樁頭錯(cuò)位。采用低應(yīng)變法檢測(cè)樁身完整性研究工作也在同期開(kāi)展，其中機(jī)械阻抗法在20世紀(jì)70年代初已取得了進(jìn)展；而低應(yīng)變反射波法早期研究雖然也在英、法等國(guó)開(kāi)展，卻有報(bào)導(dǎo)說(shuō)其不成功，不過(guò)進(jìn)入80年代后，這一方法發(fā)展速度很快，在國(guó)際上基本占據(jù)了低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)樁身完整性的主導(dǎo)地位。20世紀(jì)90年代中期，建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程》（JGJ/T9395）和《基樁高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程》（JGJ10697）的相繼頒布，標(biāo)志著我國(guó)基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)入了相對(duì)成熟期?？v波的傳播是依靠介質(zhì)時(shí)疏時(shí)密的局部容積發(fā)生變化引起壓強(qiáng)的變化而傳播的，與介質(zhì)的體積彈性相關(guān)。 為研究應(yīng)力波在樁中的傳播，提出以下前提條件: 振源:點(diǎn)振源，手錘錘擊樁端面。E為樁的彈性模量，單位是MPa。低應(yīng)變法適用于檢測(cè)混凝土樁的樁身完整性，判斷樁身缺陷的程度及位置。一般應(yīng)采用其他方法驗(yàn)證其可用性，或根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)核或補(bǔ)強(qiáng)處理。缺陷程度對(duì)樁身完整性分類是第一位重要的。將樁身假定為一維彈性桿件（樁長(zhǎng)直徑）,在樁頂錘擊力作用下，產(chǎn)生一壓縮波，沿樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在明顯的波阻抗Z變化界面時(shí)（如斷樁、離析、樁低等）或樁身截面積發(fā)生變化（如縮頸或擴(kuò)頸），將產(chǎn)生產(chǎn)生反射波和透射波，反射的相位和幅值大小由波阻抗Z決定。由圖31，桿x處的單元dx，如果u為x處的位移，則在x+dx處的位移為u+?u?xdx，顯然單元dx在新位置上的長(zhǎng)度變化量為?u?xdx，而?u?x即為該單元的應(yīng)變。相應(yīng)的固有振動(dòng)頻率為：ωn=nπcL或fn=nc2Ln=1,2,3? (316)利用初始條件，u（x，t）t=0=0，得到方程（36）在兩端自由和零初始條件下的位移特解為：un=u0cosnπLx?sinnπLtn=1,2,3? (317)圖32 兩端自由桿的前三階振型曲線上式表明：兩端自由桿的縱向振動(dòng)為具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)、幅度為u0的余弦波形式, cosnπLx是與各介固有頻率對(duì)應(yīng)的振型函數(shù)，其前三階振型曲線見(jiàn)圖32。利用（324）式，根