1 低应变反射波检测桩身
缺陷性分析
广西建筑科学研究设计院
黄恒英 黄燕 陈文
广西沿海建筑工程检测有限公司
摘要 低应变反射波法桩身完整性的检测，依据弹性波理论，视桩体为一维弹性杆件而建立起来的原理，应用在工程桩测试，但在测试技术上，有很多值得探讨的问题及完善方面。本文主要从理论与工程实例结合分析，浅谈基桩完整性检测效果。
关键词 低应变反射法 基桩质量检测 工程实例验证与分析
一、 前言
低应变反射波法检测桩身完整性已应用多年，国内外许多专家对基桩完整性检测技术做了大量研究，并取得较为成熟的技术经验。在实际工程桩测试中，根据测得的反射曲线信号，利用反射波能量初至，相位和频率特征，来判别桩身质量。目前在检测中，会遇到测试效果不理想，导致难以识别桩底信号或桩身缺陷性质，容易对缺陷造成误判，漏判等现象。如能准确地判断桩身质量排除工程隐患，可以确保工程质量。本文主要是从理论结合工程实例，对基桩低应变完整性检测技术进行分析和判别。
二、 低应变反射波法基本机理
低应变反射波法适用于检测混凝土的桩身完整性判定、桩身缺陷的程度及位置。
假定桩为一根均匀各向同性的一维弹性件体，根据桩的轴向振动微分方程的建立和求解，设桩身混凝土的波速C及桩身缺陷的深度L`可按下列公式计算： 2 C=2L/△T ① L`=1/2Cm△tx ②
式中： L—测点下桩长（m）；
△T—速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms）;
△tx—速度波第一峰与缺陷反射波峰的时间差（ms）；
Cm—桩身波速的平均值（m/s）；
根据波动理论，弹性波在桩身内轴向传播的基本规律由如下方程来表达：
δR=F•δx ③
UR=-F•ux ④
F=Z2-Z1/Z1-Z2 ⑤
1 低应变反射波检测桩身
缺陷性分析
黄恒英 黄燕 陈文
摘要 低应变反射波法桩身完整性的检测，依据弹性波理论，视桩体为一维弹性杆件而建立起来的原理，应用在工程桩测试，但在测试技术上，有很多值得探讨的问题及完善方面。本文主要从理论与工程实例结合分析，浅谈基桩完整性检测效果。
关键词 低应变反射法 基桩质量检测 工程实例验证与分析
一、 前言
低应变反射波法检测桩身完整性已应用多年，国内外许多专家对基桩完整性检测技术做了大量研究，并取得较为成熟的技术经验。在实际工程桩测试中，根据测得的反射曲线信号，利用反射波能量初至，相位和频率特征，来判别桩身质量。目前在检测中，会遇到测试效果不理想，导致难以识别桩底信号或桩身缺陷性质，容易对缺陷造成误判，漏判等现象。如能准确地判断桩身质量排除工程隐患，可以确保工程质量。本文主要是从理论结合工程实例，对基桩低应变完整性检测技术进行分析和判别。
二、 低应变反射波法基本机理
低应变反射波法适用于检测混凝土的桩身完整性判定、桩身缺陷的程度及位置。
假定桩为一根均匀各向同性的一维弹性件体，根据桩的轴向振动微分方程的建立和求解，设桩身混凝土的波速C及桩身缺陷的深度L`可按下列公式计算：
C=2L/△T ① L`=1/2Cm△tx ② 2 式中： L—测点下桩长（m）；
△T—速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms）;
△tx—速度波第一峰与缺陷反射波峰的时间差（ms）；
Cm—桩身波速的平均值（m/s）；
根据波动理论，弹性波在桩身内轴向传播的基本规律由如下方程来表达：
δR=F•δx ③
UR=-F•ux ④
F=Z2-Z1/Z1-Z2 ⑤
δR,δx分别为反射波,入射波应力;
3.2 弹性应变能密度函数
3.2.1 弹性应变能密度函数的定义
弹性体受外力作用后，不可避免地要产生变形，同时外力的势能也要产生变化。根据热力学的观点，外力所做的功，一部分将转化为弹性体的动能，一部分将转化为内能；同时，在物体变形过程中，它的温度也将发生变化，或者从外界吸收热量，或者向外界发散热量。现分析弹性体内任一有限部分∑的外力功和内能的变化关系，设弹性体内取出部分Σ的闭合表面为S，它所包围的体积为V。以δW表示外力由于微小位移增量在取出部分Σ上所作的功①，δU表示在该微小变形过程中取出部分Σ的内能增量，δK表示动能增量，δQ表示热量的变化（表示为功的单位），根据热力学第一定律，则有
δW＝δK ＋δU －δQ
我们首先假设弹性体的变形过程是绝热的，也就是假设在变形过程中系统没有热量的得失。再假设弹性体在外力作用下的变形过程是一个缓慢的过程，在这个过程中，荷载施加得足够慢，弹性体随时处于平衡状态，而且动能变化可以忽略不计（这样的加载过程称为准静态加载过程），则根据上式表示的热力学第一定律，外力在变形过程中所做的功将全部转化为内能储存在弹性体内部。这种贮存在弹性体内部的能量是因变形而获得的，故称之为弹性变形能或弹性应变能。由于弹性变形是一个没有能量耗散的可逆过程，所以，卸载后，弹性应变能将全部释放出来。下面，推导单位体积弹性应变能的表达式。
仍以X、Y、Z表示单位体积的外力，表示作用在弹性体内取出部分Σ表面上单位面积的内力。对上述的准静态加载过程，可以认为弹性体在外力作用下始终处于平衡状态。外力所作的功W包含两个部分：一部分是体力X、Y、Z所作的
功W1，另一部分是面力所作的功W2，它们分别为 （3.30）
以及
（3.31）
于是，有
（3.32）
习 题
1．平面应变状态下某点在xy坐标平面上的位移分量为u，v。试求在圆柱坐标中的位移分量ur，uθ
(提示：利用转轴公式。)
2. 图4.a为开式圆锥形凹模挤压。冲头P以s/m1u0−=&的速度向左推移。假设：材料不可压缩，变形区限制在a—a及b—b线之间的锥台区内，区内各质点的速度矢量部指向锥顶点o，而且所有垂直于x轴的平面上的x向速度分量均布。试求：a) 变形区内的速度场和应变速率场，b) 在某时刻后10-4s时间之内的位移场及应变场。
3. 设物体在变形过程中某一极短时间内的位移场为
试求: 点（1，l，1)的应变分量、主应变、主应变方向和等效应变。
4. 试判断下列各应变场能否存在：
5. 在直角坐标系中有一试样进行单向均匀塑性拉伸。
a) 设某瞬时试样变形区长度为100mm，然后再拉伸0.1mm。现以与拉伸轴成45°角的平面作为
一个微分面切取一个单元体，试求其应变分量；
b) 设以不变的拉伸速度1m／min将试样长度从100mm拉至150mm，试求试样内各质点主应变
速度的变化范围。
6. 设图4.7 所示例题中α＝15°,H=30mm, h=20mm, δL=0.1mm，试求点A(75，20，0)的主应变及其方向。
7. 某物体处于平面变形状态,在无应变方向表面上的某点，用电阻应变片测得与x轴成0°、45°、90°三个方向上的正应变为ε0，ε45，ε90，试求应变分量、主应变及其方向。(提示：假定主应变及主方向已知，画出莫尔圆及圆上ε0，ε45，ε90所在的点，然后用几何关系求解。)
8已知平面应变状态下，变形体某点的位移函数为yxUx401200341，yxUy200125151，试求该点的应奕分量xyyx,,，并求出主应变21,的大小与方向。
9 为测量平面应变下应变分量 xyyx,, 将三片应变片贴在与x轴成0°, 60°，120°夹角的方向上，测得它们的应变值分别为cba,,。试求xyyx,,以及主应变21,的大小与方向。
