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基桩低应变检测技术（祝龙根，同济大学） 2008/11/18一、引言1. 建筑基桩检测的现行技术规范（1）上海市工程建设规范《建筑基桩检测技术规程(DGJ08-218-2003)》，2003年（2）上海市工程建设规范《地基基础设计规范（DGJ08-11-1999）》，1999年（3）中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范(JGJ06-2003)》，2003年2. 建筑基桩（桩基中的单桩）的主要检测内容如下：(1) 桩基的承载力，包括：竖向抗压承载、抗拔承载力和水平承载力。
(2) 基桩的完整性。
3. 何谓基桩的完整性？反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合指标。
4. 检测基桩完整性的常用方法(1) 低应变法；(2) 高应变法；(3) 超声波透射法；(4) 钻孔取芯法等。
5. 何谓低应变法？在桩顶施加低能量的荷载，实测桩顶速度（或同时实测力）的响应，通过时域或频域分析，判定桩身完整性的检测方法。
6. 低应变法检测桩身完整性的主要方法(1) 弹性波反射法；(2) 机械阻抗法；(3) 超声波透射法。
7. 何谓弹性波反射法？根据反射波与入射波的波形特征、幅值、相位、频率的比较，对混凝土桩的完整性作出判别的一种方法。
8. 弹性波反射法检测桩身完整性的检测仪器布置框图P35 图8.3.29. 低应变法检测桩身完整性的适用范围（1）本方法适用于在上海地区应用的各种混凝土预制桩、灌注桩的完整性检测，判定桩身是否存在缺陷、缺陷程度及其位置；（2）本方法检测缺陷的有效深度，40m以上的长桩宜按长径比不大于50控制，对任何类型超长桩，宜慎重使用；（3）不能检测桩基承载力、桩身混凝土强度、桩长。
10. 低应变法检测桩身完整性最终提示的检测成果P7, 3.0.7条二、弹性波反射法1. 桩身完整性时域检测方法(1) 弹性波在桩内的传播规律 1) 阻抗、界面的基本概况 a) 阻抗阻抗ρ⋅⋅=C A Z )/(m S kN ⋅式中：A ——桩身横截面积)(2m ；ρ——桩身质量密度(342/,/m kg m S kN ⋅)；gr =ρ； r ——桩身的重度)/(3m kN ； g ——重力加速度()/2S m ；C ——纵波在桩身内传播速度)/(S m 。
机械阻抗科技名词定义中文名称：机械阻抗英文名称：mechanical impedance定义1：线性定常机械系统中激励力相量与响应的速度相量之比。
所属学科：机械工程（一级学科）；振动与冲击（二级学科）；振动与冲击一般名词（三级学科）定义2：使物体产生简谐振动的激振力与其振动速度的比值，反映了稳态振动过程中的阻力的影响。
所属学科：水利科技（一级学科）；岩石力学、土力学、岩土工程（二级学科）；土力学（水利）（三级学科）百科名片对于简谐振动的机械系统，其某点所受的激励（系统的外来扰动）与同一点或不同点的响应（系统受外来扰动后的反应）的复数比。
简谐激振力和简谐振动响应可分别写成F0eiwt和X0ei (w t+x)，其中F0、X0分别为激振力和振动响应的振幅；ω为角频率；t为时间；a为振动响应的初相位；i＝根号下负1。
两者相比后得到与时间无关的量（F0／X0）ei a，称为机械阻抗。
概念描述振动理论中线性定常系统的频域动态特性参量，经典定义为简谐激振力与简谐运动响应两者的复数式之比。
任一简谐量可通过欧拉公式（即eiωt=cosωt+isinωt,其中，ω为圆频率,t 为时间）写成相应的复数式(相量）,如简谐激振力F0sinωt写成F0eiωt，简谐运动响应X0sin(ωt+α)写成。
两者相比后得到与时间无关的,这就是机械阻抗。
机械阻抗的倒数称为机械导纳，它可以和频率响应函数（输出与输入的傅里叶变换之比）、传递函数等名词通用。
机械阻抗根据所选取的运动量可分为位移阻抗（又叫动刚度）、速度阻抗和加速度阻抗(又叫有效质量)三种。
多自由度系统的机械阻抗常用矩阵形式表示。
阻抗矩阵中的对角元素表示同一点的力和响应之比，称为原点阻抗；非对角元素表示不同点的力和响应之比，称为跨点阻抗。
阻抗矩阵元素很难测量，因为它要求系统中只能一点有响应;而导纳矩阵元素（要求只在一点加力）则容易测量。
机械阻抗方法系统受激振动后的响应只与系统本身的动态特性和激振的性质有关，所以可用机械阻抗综合描述系统的动态特性，这就是机械阻抗方法的基本原理。
填空题：1：低应变法是采用（低能量瞬态）或（稳态激振）方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩身完整性进行判定的检测方法。
2：低应变动力检测方法包括（反射波法）和（机械阻抗法）3：低应变动测反射波法是通过分析实测桩顶(速度响应信号)的特征来检测桩身的(完整性)，判别桩身(缺陷)位置及影响程度。
4、低应变反射波法、桩身混凝土纵波波速的定义为（C=√（E/ρ））；缺陷的深度计算式为（ΔT/2∙C）（均写出表达式即可）。
5：低应变法的理论基础以（一维线弹性杆件）模型为依据。
因此受检桩的长细比、瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比均宜大于（5），设计桩身截面宜（基本规则）。
6：速度导纳是指（响应速度与激励力之比）。
7：在时域曲线上所显示的动力检测力脉冲波越宽，它的频谱（越窄），（低频成分）越丰富；反之，力脉冲波越窄，其频谱（越宽），（高频成分）越丰富。
8：桩身缺陷越严重，缺陷处透射波强度越（弱）。
9：当桩身存在着离析时，波阻抗变化主要表现为(ρ•C)的变化当桩身存着缩径时，波阻抗的变化主要表现为( A )的变化。
10：某截面受力大小为F，截面积为S，该截面所受平均应力大小为为（F/S）。
11：弹性模量为E的线弹性体，写出应力、应变间基本关系式（σ=Eє）12：当初始入射波F1沿X正向（向下）传播尚未达到阻抗变化界面前，下行波就是（入射波），无（上行波）13：初始入射波F i沿X正向（向下）传播，到达阻抗变化界面将产生（反射和透射）14：透射波在截面变化处总是（不）改变方向或符号，且截面缩小处透射波的幅值（大于）入射波。
15：若在桩顶检测出的反射波速度信号与入射波极性相反，则表明在相应位置截面（扩大）。
16：虽然波速与混凝土强度二者并不呈一一对应关系，但二者整体趋势上（呈正相关关系）。
17：声波透射法以超声波的（声速）和（振幅）为主，（频率）和（波形畸变）为辅来判断混凝土的质量。
机械阻抗的概念机械阻抗的概念及相关内容机械阻抗是一个在工程和物理学中非常重要的概念，它描述了物体对于机械运动的阻力程度。
在这篇文章中，我将简述机械阻抗的概念，以及与之相关的内容。
1. 什么是机械阻抗？机械阻抗是一个描述物体对于力的响应的物理量。
它可以理解为力和速度之间的比率。
通常用符号Z表示。
机械阻抗可以用来描述物体对于力的阻力程度，类似于电路中的电阻。
2. 机械阻抗的公式机械阻抗可以使用以下公式进行计算：Z = F/V其中，Z是机械阻抗，F是作用在物体上的力，V是物体的速度。
机械阻抗的单位通常是牛顿秒/米（Ns/m）。
3. 机械阻抗的性质机械阻抗具有以下几个主要的性质：•机械阻抗随着物体的速度变化而变化。
当物体的速度增加时，机械阻抗也会相应增加。
•机械阻抗可以是实数或者复数。
实数机械阻抗表示物体对于力的阻力程度，而复数机械阻抗还包含了相位的信息。
•机械阻抗可以是频率依赖的。
对于不同频率的力作用在物体上时，机械阻抗可以有所变化。
4. 应用领域机械阻抗的概念在许多领域都有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：•机器人学：机械阻抗在机器人运动控制中起着重要的作用，可以用来描述机器人对于外界力的响应。
•振动工程：机械阻抗可以用来描述结构物对于振动的响应程度，对于结构的稳定性和安全性评估具有重要意义。
•生物力学：在研究人体运动和姿势控制时，机械阻抗可以用来描述关节对于力的响应，对于理解运动机制和康复治疗具有帮助。
以上是关于机械阻抗概念及相关内容的简述，希望对您有所帮助！5. 机械阻抗的测量方法为了准确测量物体的机械阻抗，常用的方法有以下几种：•动态法：通过施加不同大小和频率的力来测量物体的响应，进而计算机械阻抗。
•静态法：在物体上施加恒定大小的力，测量物体的位移，然后计算机械阻抗。
•频域法：在不同频率下测量物体的力和位移，并计算出相位差，进而得到机械阻抗。
以上方法根据实际情况和需要选择合适的方法来测量机械阻抗。
