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申请/专利权人：广东省有色工业建筑质量检测站有限公司

摘要：本发明公开了一种既有历史建筑松木桩状况无损检测评估方法及检测装置。此评估方法先确定现场的原木声阻抗和声压的折减系数，再通过本申请的检测装置检测到的出第一土层的入射波声压和反射波声压及第二土层的透射波声压；基于检测结果结合折减系数计算腐蚀层的厚度，最后基于此厚度建立数学模型，以对松木桩的现状性能进行评估。采用本发明的方法，可对松木桩的现状性能作出准确的评估，为历史建筑的修复维护等工作提供良好的依据，不会对松木桩的结构产生影响。

主权项：1.既有历史建筑松木桩状况无损检测评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、现场抽取松木桩试样，通过电阻法和室内试验确定此现场的松木桩的原木声阻抗和声压的折减系数η；S2、根据已有木桩地基的基础图，再利用地质雷达对现场地面进行探测，从而对现场的待测松木桩的位置进行定位，然后架立检测装置；S3、将待测松木桩的检测区域进行简化划分成依次分布第一土层、木材层和第二土层，通过检测装置检测出第一土层的入射波声压和反射波声压及第二土层的透射波声压；S4、根据检测得到的第一土层的入射波声压和反射波声压及第二土层的透射波声压，结合折减系数η计算待测松木桩的腐蚀层的厚度；S5、基于腐蚀层的厚度，建立松木桩的强度和腐蚀层的厚度随时间变化的数学模型，最后根据此数学模型对松木桩的现状性能进行评估；步骤S1中确定折减系数η包括以下具体步骤：S11、根据电阻法，令现场抽取松木桩试样的含水率等效电阻值为： ，其中，为反馈电阻值，为对应木材含水率的输出电压值，U为施加在试材上的定时变相直流电压源，为含水率的等效电阻值；S12、通过室内试验，测出含水率W0与等效电阻值的等效关系，以确定等效电阻值与含水率W0的线性关系： ，其中，a和b均为试验系数；S13、通过烘干松木桩试样、不同含水率的松木试样进行室内声波对测试验，得出含水率对松木桩原木声阻抗和声压的折减系数η；步骤S4包括以下具体步骤：S41、令土层为空间无限大介质，木材层为均匀介质，则对于单一频率的连续波的声学波动方程为： ，其中，▽为拉普拉斯算子，是声压，t是时间，是声波波速；由声学波动方程求解得声压表达式为： ，其中，k为纵波波数，P是声压，e是自然对数的底数，j、ω是系数，t是时间，x是对应位置距离；由于声波的反射、透射均与声波的频率无关，则声压表达式简化为： ，S42、令第一土层和木材层之间的介质分界面的入射波、反射波和透射波依次为： ， ， ，式中，表示在第一土层介质中的入射波，表示在第一土层介质中传播的反射波，表示在木材层介质中的透射波，且此透射波等于木材层和第二土层之间的介质分界面的入射波；令木材层和第二土层之间的介质分界面上的反射波和透射波依次为： ， ，式中，表示在木材层介质中的反射波，表示在第二土层介质中的透射波；S43、分别令第一土层和木材层之间的介质分界面的x=0，木材层和第二土层之间的介质分界面的x=d，可得： ， ， ， ，其中，R1为土层的声阻抗，R2为松木桩木材的声阻抗；再考虑折减系数η，可得： ，式中，X为为两种介质的声阻抗之比，T是总的透射系数，d是待测松木桩的厚度，k2是纵波波数；S44、将检测装置接收器所测得的透射波和发射器发出的入射波，代入到总的透射系数的表达式，求得待测松木桩的厚度： ，从而可计算得到待测松木桩的腐蚀层厚度δ0： ，即， ，其中，d0为待测松木桩未腐蚀前的厚度，α为误差调整系数；步骤S5包括以下具体步骤：S51、令待测松木桩在建成初期为圆形截面，且无任何缺口，则： ，其中，D为待测松木桩在建成初期为的直径，是松木桩初始截面面积；S52、松木桩的腐蚀层厚度为δ0时，松木桩的横截面有效面积为： ，S53、松木桩的腐蚀层厚度为时，此时松木桩的抗压承载力强度为： ，式中，Nu为已服役年数的现状松木桩的抗力，N0为松木桩的初始抗力，为折减系数；S54、随着时间变化，松木桩的性质随之腐蚀而退化，从而建立数学模型： ，式中，H（）为已服役年数的现状松木桩的抗力与作用效应的比值函数，n为同一桩基承台中的桩数；Fk为相应于荷载效应标准组合时，作用于桩基承台顶面的竖向力；Gk为桩基承台自重及承台上土自重标准值；最后根据此数学模型对松木桩的现状性能进行评估。

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