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低应变考试试题库出题
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3秒自动关闭窗口Ms.和Miss分别是什么意思_百度知道基桩低应变法检测的原理
反射波法是建立在波动理论基础上，将桩假设为一维弹性连续杆，在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，波阻抗将发生变化，产生反射波，经接收放大、滤波和数据处理，可以识别来自桩身不同部位的反射信息。利用波在桩体内传播时纵波波速、桩长与反射时间之间的对应关系，通过对反射信息的分析计算，判断桩身混凝土的完整性及根据平均波速校核桩的实际长度，判定桩身缺陷程度及位置。
一. 基本假设
将反射波法应用于基桩检测中，做了如下假设：
1、桩自身：一维连续均质线弹性；材料均匀、等截面，变形中横截面保持为平面且彼此平行，横截面上应力分布均匀，忽略横向惯性效应。
2、没有考虑桩周土的影响。
3、没有考虑桩土耦合面的影响。
二、广义波阻抗
广义波阻抗是桩身横截面积、材料密度和弹性模量的函数。
Z=EA/c=rcA
式中：Z——桩的广义波阻抗（单位为N&s/m）
c——桩的声波速度（单位为m/s）
E——桩的弹性模量（单位为N/m2）
r——桩的质量密度（单位为kg/m3）
rc——桩的声特性阻抗或声阻抗率（单位为kg/m2s）
A——桩身截面积（单位为m2）
三、平均波速计算：
桩身平均波速计算公式：c=2000L/T
式中： c——应力波在桩身中传播的平均波速（m/s）；
L——桩顶至桩底界面的距离（m）；
T——应力波自桩顶激发，传至桩底后，反射回桩顶所需时间（ms）。
由此可知，如能测到桩底反射的时间，当平均波速已知时，即可确定桩的长度；反之，如桩长已知，即可测到桩身混凝土平均波速。
四、缺陷位置计算：
桩身缺陷位置计算公式：L1=c&⊿t/2000
式中： c——应力波在桩身中传播的平均波速（m/s）；
L1——桩顶至缺陷界面的距离（m）；
⊿t——应力波自桩顶激发，传至缺陷位置后，反射回桩顶所需时间（ms）。
桩身缺陷的性质，可根据反射波的振幅、相位、频率、波列组合以及衰减历时特征，结合场地施工及地质情况做出相应评价。
五、应力波在桩中的传播
应力波传播示意图
图中，ρ1、c1、A1和ρ2、c2、A2分别为桩的两段的材料密度、弹性波速和桩的横截面积。反射和透射能量的大小取决于两种介质的广义波阻抗ρcA的值。并遵守能量守恒关系，两种介质的波阻抗相差越大，反射能量就越大，透射能量就越小；反之，反射能量就越小，透射能量就越大。
由于相应的ρ、c、A发生变化，其变化发生处称为波阻抗界面。将波阻抗界面的比值表示为：
根据应力波传播理论，只要这两种介质在界面处始终保持接触（既能承压又能承拉不分离），则根据连续条件和牛顿第三定律，界面上两侧质点速度、应力均应相等。
式中： 和 分别为界面处质点振动速度和截面应力，下标 分别表示入射、反射和透射。
根据动量守恒条件，可得
根据上述公式，可得
F和T分别称为反射系数和透射系数，完全由两种介质的波阻抗Z的比值n决定，
主要取决于材料的质量密度、波速和截面积。由于这些参数的突变会引起波阻抗急剧变化，导致能量转化而产生波的反射。
&&&&&&因为Z和n总是正值，所以透射系数T也总为正值，即透射波和入射波相位总是相同的，反射系数F的正负与n的大小有关，结合桩的缺陷情况讨论如下：
1、桩身阻抗变化的影响：
（1）波阻抗近似不变：桩的质量和完整性都无变化，此时，Z1≈Z2，则n≈1，F≈0，T≈1，即几乎无反射波，全部应力波几乎都透射过界面传至下段。
（2）波阻抗减小：桩身缩径、离析、断裂、夹泥、疏松、裂缝、裂纹等，下段的波阻抗变小，此时，Z1&Z2，则n&1，F&0，T&0，反射波和入射波同相。
（3）波阻抗增大：桩身扩径，下段的波阻抗变大，此时，Z12，则n&1，F&0，T&0，反射波与入射波反相。
2、桩底阻抗变化的影响：
（1）波阻抗近似不变：桩底持力层与桩身阻抗近似，此时，Z1≈Z2，则n≈1，F≈0，T≈1，即几乎无反射波，全部应力波几乎都透射过界面传至下段。因此，若桩底岩石与桩身混凝土阻抗相近时，将无法得到桩底反射信号。
&&阻抗无变化示意图&&&&&&
&桩底阻抗不变化，速度-时间波形
（2）波阻抗减小：桩底持力层阻抗远小于桩身阻抗时，此时，Z1&&Z2，则n→∞，F≈-1，T≈0，桩底反射波信号和入射波同相，速度幅值近似加倍。
阻抗减小示意图&&&&&&
桩底阻抗减小，速度-时间波形
（3）波阻抗增大：桩底持力层阻抗远大于桩身阻抗时，桩底近似固定，此时，Z1&&Z2，则n≈0，F≈1，T≈2，桩底反射波信号与入射波反相，速度幅值近似相同。
&阻抗增大示意图&&&&&
桩底阻抗增大，速度-时间波形
由上面可知，当桩界面上下段的波阻抗相差越大时，反射系数F越大，故所测到的反射波也越明显，由此可定性地判断波阻抗变化的程度。
六、频域分析
频域分析是对实测速度信号进行FFT变换，在功率谱或振幅谱上分析桩的完整性的一种分析方法，它可以从另一个角度来校验时域分析结果，但必须认识到频域分析结果的是否准确与时域实测信号的质量密切相关，对质量差的实测速度波形采用频域分析手段也不会得到正确的结果。
一般地，对于侧面自由的桩，认为缺陷位置Lx与相邻两共振峰间的频率差有关系式：
&&&&&&对于实际工程桩，真实的频差受桩身材料阻尼和桩侧土阻尼的影响，使得频域分析结果与时域分析结果稍有出入，而且较难分辨阻抗是增大还是减小（是扩径还是缩径、离析）。
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