MTA的浅部缺陷端承桩的频谱特性分析.pdfVIP

第２７卷 第４期 湖南科技大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．４ 　　 　 ２０１２年　 １２月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｄｅｃ．　２０１２ ① 基于ＭＴＡ的浅部缺陷端承桩的频谱特性分析 １ ２ 卢明 ，王齐仁 （１．湖南科技大学 信息与电气工程学院，湖南 湘潭４１１２０１；２．湖南科技大学 土木工程学院，湖南 湘潭４１１２０１） 摘　要：低应变反射波法已广泛应用于桩基质量评价，为了克服单纯依靠弹性波波动学特性来分析浅层缺陷端承桩的局 限，从振动测试与分析的角度，引入模态试验分析理论（ＭＴＡ），建立了浅部各种缺陷端承桩的频率域响应理论模型，分析了浅 部各种缺陷端承桩在桩头激励下的模态响应特征和规律，为工程桩检测和缺陷判断提供理论依据． 关键词：桩基检测；反射波法；模态试验；频谱特性 中图分类号：ＴＵ４７０　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１６７２－９１０２（２０１２）０４－００４４－０５ 　　桩基础是工程结构中采用的主要基础类型，由 弹簧－阻尼模型研究浅层弹性波激励响应，建立了 于它是地下隐蔽结构物，在施工过程中易出现各类 浅部严重缺陷桩基的频响理论模型，为分析评价桩 浅部缺陷，浅部严重缺陷直接导致桩基荷载时缺陷 基浅部严重缺陷提供了理论依据． 部位应力集中，是道路，桥梁桩基建筑结构的重大隐 ［８，１０］ １　模型建立与模拟 患，在桩基质量评价中不容忽视 ．低应变反射 波法是桩基完整性检测中广泛采用的方法，其基本 结合模态试验分析理论［３－５］，当弹性波波长Ｒ 原理是在桩身顶部进行竖向激振，弹性波沿着桩身 远大于或相当于介质结构尺度时，应用质量 －弹簧 向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异的界面（如 ［１２］ －阻尼模型来研究弹性波激励响应是合理的 ，从 桩底、断桩、离析等部位）或桩身截面面积变化（如 后面的论述可以看出，这样的假设和相应的推理更 缩颈或扩颈部位），将产生反射波。经过接收放大、 是简捷适用． 滤波和数据处理，可以识别来至桩身不同部位的反 射信息，据此计算桩身波速，以判断桩身完整性及估 计混凝土强度等级［１１］。也就是说该方法是依据弹 性波波动学特性来分析浅层介质性状。但是，这一 方法中通常使用的锤击震源，其激励的理想频率约 为１０００Ｈｚ，质纵波传播速率在ｋｍ／ｓ量级，也就是 说，一个波长的走时，地震波已经传播了几米甚至更 大距离，可以想见，桩基浅部缺陷响应信号复杂，要 分辨出浅部反射波信号或识别初至，仅仅依靠弹性 波波动学特性还存在局限［９］．寻求新的理论和解释 图１　一般桩基的质量－弹簧－阻尼系统模型示意图 技术来检测桩基浅部缺陷乃当务之急． Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｐｉｌｅ’ｓｍａｓｓ－ｓｐｒｉｎｇ－ｄａｍｐｅｒ 本文引入模态试验分析理论［１－２］，应用质量 － ｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌ ① 收稿日