２０１０年第１１期 （总第１５９期） 现代企业文化 ＭＯＤＥＲＮ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ ＣＵ Ｌ］ｒＵＲＥ ＮＯ．１１．２０１０ （ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ。１ ５９） 浅谈低应变法检测桩身完整性 徐永争 ，韩绘霞 ，康继东ｔ （１．河南周口市建筑设计研究院，河南周口４６６０００； ２．河南省巩义市建筑工程质量安全监督站，河南巩义４５１２００） 摘要：在工程基桩桩身完整性检测中，通常采用低应变 法。主要也就是应力波反射法。由于该方法检测快捷、简便易 于操作和掌握。现在已经越来越广泛地运用于工程建设领域。 文章介绍了如何运用低应变法检测桩身完整性。 关键词：低应变法；激振点；桩身完整性 中图分类号：ＴＵ４７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－１１４５（２０１ ｏ）１１－０１６６－０２ 一、基本原理 应力波反射法的测试原理是：在桩顶实施锤击后，激起桩 顶质点的位移，该位移在桩身中传播而形成应力波。应力波在 下行途中，如果遇到阻抗减小（夹泥、离析等），则产生上行的 拉伸波，拉伸波到达桩顶面时，将导致桩顶面质点向下的速度 增加；反之，如果遇到阻抗增大（扩径等），则产生上行的压缩 波，该波运行至桩顶面将导致质点向下的速度减小；应力波运 行至桩端，由于阻抗剧变，而产生更为强烈的上行压缩波，即 桩端反射。所有这些信息都被安装于桩顶的加速度传感器接收， 正是根据初始激振与桩端反射之间的时间差△ ｒ及桩长Ｌ来推求 应力波在桩身介质中的传播速度Ｃ＝２Ｕ△Ｔ。根据速度曲线的上 下起伏，来判断桩身的阻抗变化情况，再根据反射波到达桩顶 的时间及波速来推求阻抗变化的位置，并判断缺陷的程度，判 定桩身完整性类别。 二、低应变法现场检测技术 （一）测试仪器和设备 １．测量响应系统。建议低应变动力检测使用的测量响应传 感器采用压电式加速度传感器。实践表明，除采用小锤硬碰硬 敲击外，速度信号中的有效高额成分一般在２０００Ｈｚ以内。但这 并不等于说。加速度计的频响线段达到２０００Ｈｚ就足够了。这是 因为，加速度原始信号比积分后的速度波形中要包含更多的毛 刺，高频尖峰毛刺的宽窄和多寡决定了它们在频谱上占据的频 带宽窄和能量大小。当加速度计的频响线性段较窄时，就会造 成信号失真。因此，在±１０％幅频误差内，加速度计幅频线性 段的高限不易小于５０００Ｈｚ，同时也应避免在桩顶敲击处表面凹 凸不平时用硬质材料锤（或不加锤垫）直接敲击。 ２．激振设备。瞬态激振操作应通过现场试验选择不同材质 的锤头或锤垫，以获得低频宽脉冲或高频窄脉冲。除大直径桩 外，冲击脉冲中的有效高频分量可选择不超过２０００Ｈｚ。桩直径 小时，脉冲可少窄一些。锤头的软硬或锤垫的厚薄和锤的质量 都能起到控制脉冲宽窄的作用，通常前者起主要作用，而后者 （包括手锤轻敲或加力重击）主要是控制力脉冲幅值。 一ｌ６６一 （二）测试前的准备 １．桩头处理。桩顶条件和桩头处理的好坏直接影响测试信 号的质量。测试桩应凿去桩顶浮浆或松散、破损的部分，并露 出坚硬的混凝土表面，桩顶表面应平整干净且无积水；应将敲 击点和响应测试传感器安装点部位磨平，多次锤击信号重复性 较差时，多与敲击或安装部位不平整有关，妨碍正常测试的桩 顶外漏主筋应割掉。当桩头与承台或垫层相连时，相当于桩头 处存在很大的截面阻抗变化，对测试信号会产生影响。因此， 测试时桩头应与混凝土承台断开。当桩头侧面与垫层相连时， 除非对测试信号没有影响，否则应断开。 ２．测试参数设定： （１）时域信号记录的时间段长度应在 ２Ｌ／Ｃ时刻后延续不少于５ｍｓ；幅频信号的频率范围上限不应小于 ２０００Ｈｚ； （２）设定桩长应为桩顶测试点至桩底的施工桩长，设 定桩身截面积应为施工截面积； （３）桩身波速可根据本地区同 类型桩的测试值初步设定； （４）采样时间间隔或者采样频率根 据桩长、桩身波速和频域分辨合理选择：时域信号采样点数不 宜少于１０２４点； （５）传感器的设定值应按计量检定结果设定。 （三Ｊ传感器安装与激振操作 １．传感器安装应与桩顶面垂直；用耦合剂粘接时。应具有 足够的粘接强度。 ２．实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安装 位置宜为庄中，￣２／３半径处；空心桩的激振点与测量传感器安装 位置宜在同一水平面上。且与桩中心联机形成的夹角宜为９０ｏ， 激振点和测量传感器安装位置宜为装壁厚的１／２处。 ３．激振点与测量传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。 ４．激振方向应沿桩轴线方向。 ５．瞬态激振应通过现场敲击试验，选择合适重量的激振力 锤和锤垫，宜用宽脉冲获取桩底或桩身下部缺陷反射信号，宜 用窄脉冲获取桩身上部缺陷反射信号。 ６．稳态激振应在每一个设定频率下获得稳定响应信号，并 应根据桩径、桩长及桩固土约束情况调整激振力大小。根据桩 径大小，桩心对称布置２—４个检测点；每个检测点记录的有效信 号不宜少于３个。 三、检测资料分析与判定 【－－）桩身波速平均值的确定 当桩长已知，桩底反射信号明确时，在地质条件、设计桩 型、成桩工艺相同的基桩中，选取不少于５根Ｉ类桩的桩身波速 值按下式计算其平均值：Ｃｍ＝；Ｃ注；Ｃｉ＝２Ｌ・△ｆｏ 式中： ． ｃｍ一桩身波速的平均值（ｍ／ｓ）； Ｃ卜—第ｉ根受检桩的桩身波速值（ｍ／ｓ），且Ｉ Ｃｉ－Ｃｍ Ｉ， Ｃｍ≤５％： ２０１０年第１１期 （总第１５９期） 现代企业文化 ＭＯＤＥＲＮ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ ＣＵＬｌＴＵＲＥ ＮＯ．１１．２０１０ （ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．１５９） 微型计算机控制系统的抗干扰分析 魏光辉 （长春工程学院，吉林长春１３００１２） 摘要：文章分析了微机控制系统中各种干扰的来源，并针 由于上述种种因素的存在，要保证微型计算机系统能长期 对电网、微机控制系统电源、微机控制系统接地、输入输出通 稳定、可靠地工作，在系统设计时必须对抗干扰能力予以足够 道等几个方面的抗干扰措施进行了分析。 的重视。 关键词：微型计算机；控制系统；干扰源；抗干扰措施 二、抗干扰措施 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ 对不同的干扰源因地制宜地采取不同的行之有效的措施是抗 文章编号：１６７４—１１４５（２ＯＬＯ）１１－０１６７－０２ 干扰的根本方法，下面具体地谈谈计算机控制系统的抗干扰措施。 （一）电网对微机系统的干扰及其抑制方法 一、概述 计算机系统若想稳定运行，为系统提供优质的电源是关键。随着微型计算机系统的不断发展和完善，越来越多的微型 交流电源线上的各种干扰噪声有时单独出现，有时几种同时出 计算机被用于工业过程的实时控制，由于控制系统本身比较复 现，除由于自然原因或人为原因所造成的停电事故外，负荷切 杂，加之现场使用环境较恶劣，使得用于实时控制的微型计算 换引起的高频噪声及浪涌电压，对微机控制系统的影响和危重 机系统容易受到各种干扰的影响。 相当大。这种高频电压迭加在５０Ｈｚ的电网电压上，其幅值可达 所谓干扰即为有用信号以外的噪声或造成恶劣影响的变化 电网电压的几倍至十几倍，频率达几百周甚至几兆周。抑制交 部分的总称。例如：在控制系统中，指令信号以外的电变化使 流电网干扰可采取以下措施： 批示或指令工作失常；计数器由于干扰脉冲而错乱计数；由于 １．输入电源与强电设备动力线分开。微机控制系统所使用 冲击电压等其他原因使机器不能正常工作等等。 的交流电源要同接有强电设备的动力线分开，这样可以减轻干 干扰的来源一般可分为内部因素和外部因素两种，内部因 扰的影响。 素是由系统结构布局、生产工艺等决定的，包括机器本身的设 ２．采用避雷针等防雷击装置。微机应用系统所在的建筑物 计工艺、结构、调试等因素，如元件选择和使用不当、电路结 要设防雷击装置，如安装避雷针或避雷器。另外，当线路附近 构设计不合理、质量控制不严、调试不良等。外部的因素是指 发生雷击时，线路上感应电荷迅速移动和消失时产生的浪涌电 与系统结构无关而由使用条件和外界环境因素决定的，如机械 压可达４ Ｘ １０６Ｖ，破坏性很强，抑制办法是对线路或设备设置 振动、冲击、电器方面的电压稳定性、接地情况、雷击、静电 静电屏蔽。此项措施对一般的微机控制系统可不予考虑。 及大电机、变压器功率开关等。 ３．设置噪声滤波器。低通滤波器是无源四端网络，电源通 过它后可保留直流分量和低于其截止频率毛的谐波，而高于 的 Ｉ——－钡４点下桩长ｍ）； 桩身完整性判定 ——速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差ｍｓ）； 类别 时域信号特征 幅频信号特征 △ｆ＿＿—一幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差（Ｈｚ）； Ｉ ２Ｌ／ｃ时刻前无缺陷反射波，有桩底 桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频 Ｎ——参加波速平均值计算的基桩数量（ｎ≥５）。 反射波 差△ｆ ｃ，２Ｌ ２Ｌ／ｃ时亥 前出现轻傲缺陷反射波， 桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻势 （二）桩身缺陷位置计算 ＩＩ 有桩底反射波 差△ｆ。￣ｃ Ｌ，轻微缺陷产生的谐振峰与 可采用下列两式计算的一个进行计算：ｘ＝・Ａｔｘ・Ｃ或Ｘ＝ 桩底谐振峰之问频差Ａｆ＇＞ｃ，２Ｌ ］ＩＩ 有明显缺陷反射波，其他特征介于ＩＩ类与Ⅳ类之间 式中： ２Ｕｃ时刻前出现严重缺陷反射波或Ｉ缺陷谐振峰排列基本等间距。相邻频差 ｘ——桩身缺陷至传感器安装点的距离（ｍ）； Ⅳ 周期性反射波，无桩底反射波；或ｌ△ｆ，＞ｃｌ２Ｌ，无桩底谐振峰。或因桩身 因桩身浅部严重缺陷使波形呈现低｝浅部严重缺陷只出现单一谐振峰，无扭 △ｂｒ一速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（ＩＩ１８）； 频大振幅衰减振动，无桩底反射波。ｌ底谐振峰。 Ｃ——受检桩的桩身波速值（ｍ／ｓ）无法确定用Ｃｍ值替代； ；王：珂同一功地、地厦杀仟彳甘班、班型捌 世上艺午日同阴醒，Ｉｘ１桩输鄙分桩身 阻抗与持力层阻抗相匹配导致实测信号无桩底反射波时，可按本场地同条件下确 Ａｆ’——幅频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差（Ｈｚ）。 桩底反射波的其他桩实测信号判定桩身完整性类别。 （三）桩身完整性类别判定 桩身完整性类别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特 作者简介：徐永争（１９８２－），女。周口市建筑设计研究院助理 性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况和实测时域 工程师，研究方向：结构设计；韩绘霞（１９８２一），女，河南省巩义市建 或幅频信号特征进行综合分析判定。 筑工程质量安全监督站助理工程师。研究方向：结构设计；康继东 （１９７４－），男，周口市建筑设计研究院工程师，研究方向：建筑设计。 一１６７—
