面向灌注桩全景超声检测的垂直度计算关键技术研究与应用

摘要

在工程质量检测中,基桩的成孔质量检测工作占有十分重要的位置。目前成孔质量的检测方法有3种:简易检测法、伞形孔径仪检测法、声波检测法。国内项目中应用伞形孔径仪检测法和简易检测法的较多,这两种方法的主要优势在于:价廉、检测仪器可以就地取材。但是随着近年来城市高大建筑的不断涌现以及长钻孔灌注桩、扩底桩等的广泛使用,成孔质量要求越来越高，因此对灌注桩的检测精度要求越来越高。声波检测法由于非接触性，对灌注桩的二次破坏少，测量精度较高，因此该方法作为钻孔灌注桩高质量高精度控制的有效方法得到推广使用,其生命力和经济效益亦将日益凸显。然而声波检测法由于采样点较少，计算结果随数据变化。为了解决此问题，本文依托湖北省建筑质量检测装备工程中心研发的专利产品-全景侧壁仪，提出了一种基于全景超声检测技术的垂直度计算方法。本文在了解相关的行业背景、垂直度的国家标准和行业标准后，对目前主流的垂直度计算方法进行了深入的学习，重点研究了声波检测法的原理及实现过程。本文用实验数据对声波检测法和本文算法进行对比实验，在实验中发现了本文算法能有效避免了声波检测法中出现的问题，实验验证了本文算法的优越性。
　　本研究主要内容包括：⑴提出了一种基于半径约束的垂直度计算方法。声波检测法采样点少，检测结果随着采样点的变化而变化。在实际工程中计量人员往往需要通过多次测量才能确定检测结果，基于半径约束的垂直度计算方法能有效过滤掉噪声数据，帮助计量人员得到客观真实的结果。⑵提出了一种新的基于全景超声检测技术的垂直度计算方法。该方法首先根据全景探测的孔壁数据逐深度进行圆拟合，得到一系列的圆心，然后对所有圆心进行孔轴线拟合，得到的拟合轴线与铅垂线的夹角即为灌注桩的倾斜角，进而计算其正切得到垂直度。⑶开发了一套灌注桩模拟数据生成系统和一套垂直度检测系统。灌注桩模拟数据生成系统可以根据设定的参数生成相应的灌注桩数据，垂直度检测系统可以根据灌注桩数据计算垂直度，全文通过这两个系统验证了本文提出算法的有效性和科学性。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容及结构安排

2 垂直度计算理论基础

2.1 灌注桩的定义及分类

2.2 垂直度的标准及意义

2.3 超声波技术

2.4 拟合技术

2.5 本章小结

3 基于半径约束的垂直度检测算法

3.1 简易检测法

3.2 伞形孔径仪检测法

3.3 传统声波检测法

3.4 半径约束的垂直度检测算法

3.5 本章小结

4 基于全景超声检测的垂直度计算新方法

4.1 全景超声侧壁仪简介

4.2 圆拟合算法的研究

4.2 基于全景超声检测算法的提出

4.3 实验分析

4.4 本文算法优势分析

4.5 本章算法项目中的应用

4.6 本章小结

5 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 工作展望

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著

致谢