[发明专利]由三维激光扫描量测轴向等效伪荷载的桩体裂纹检测方法

说明书

本发明公开了一种由三维激光扫描量测轴向等效伪荷载的桩体裂纹检测方法，首先使用三维激光扫描获取桩体轴向振型；接着由桩体轴向振型计算裂纹引起的轴向等效伪荷载；最后根据轴向等效伪荷载非零值识别与定位裂纹，实现裂纹检测。本发明集成了非接触激光量测技术和轴向等效伪荷载动力学新概念。相比于现有基于无损检测技术的裂纹局部检测方法，由三维激光扫描量测的轴向等效伪荷载能对桩体进行整体裂纹检测，无需预知裂纹所在区域范围。

技术领域

本发明公开了一种由三维激光扫描量测轴向等效伪荷载的桩体裂纹检测方法，具体涉及结构损伤检测领域。

背景技术

在过程打桩中，桩体受到轴向冲击作用。在长期服役后，桩体表面容易产生裂纹。早期裂纹不易被识别，但会逐渐发展成较大裂纹并削弱桩体局部刚度，甚至威胁桩体整体运行安全。因此，检测裂纹出现并对其进行定位对于桩体安全运行具有重要意义。

现有基于无损检测技术的裂纹局部检测方法需预知裂纹所在区域范围。现有基于振型的损伤检测方法可实现桩体整体裂纹检测，但需要在桩体上布置密集的轴向振动传感器，从而获取桩体高采样轴向振型；但是，传统接触式传感器密集布置会对桩体产生不可忽略的附加质量和刚度影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何从桩体各测的三维振动信号中提取裂纹特征信息，识别裂纹的出现并对其进行定位，需要建立一种由三维激光扫描量测轴向等效伪荷载的桩体裂纹检测方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提出一种由三维激光扫描量测轴向等效伪荷载的桩体裂纹检测方法，包括如下步骤：

(1)、使用三维激光扫描测振获取桩体轴向振型U[x]，其中x为桩体的轴向空间坐标；

(2)、由桩体轴向振型U[x]计算裂纹引起的轴向等效伪荷载F[x]；

(3)、根据轴向等效伪荷载F[x]非零值识别与定位裂纹，实现裂纹检测。

进一步的，一种由三维激光扫描量测轴向等效伪荷载的桩体裂纹检测方法，桩体轴向振型U[x]的获取方法为：使用三维激光扫描测振仪量测桩体各测点三维振动响应，获取其在轴向的振动响应分量；通过模态分析，得到桩体轴向一阶振型。

进一步的，本发明的一种由三维激光扫描量测轴向等效伪荷载的桩体裂纹检测方法，步骤(2)中具体计算公式如下:

其中E、A和ρ分别为桩体弹性模量、截面面积和密度，f为轴向振动频率。

进一步的，本发明的一种由三维激光扫描量测轴向等效伪荷载的桩体裂纹检测方法，步骤(3)以等效伪荷载作为损伤指标DI[x]，根据非零峰对裂纹进行检测，具体方法为：桩体完好处的损伤指标的值为零；如果桩体存在裂纹，其损伤指标在裂纹位置则为非零值，据此识别并定位裂纹，实现裂纹检测。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明公开了一种由三维激光扫描量测轴向等效伪荷载的桩体裂纹检测方法，集成了非接触三维激光扫描振动量测技术和轴向等效伪荷载动力学新概念。相比于现有基于无损检测技术的裂纹局部检测方法，激光量测的轴向等效伪荷载能对桩体进行整体裂纹检测，无需预知裂纹所在区域范围。

附图说明

图1是本发明中含裂纹桩体轴向一阶振型。

图2是使用本发明中轴向等效伪荷载构成的损伤指标。

图3是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：