基于壓電陶瓷的鋼管混凝土剖柱的損傷監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)憑借其力學(xué)性能優(yōu)越、施工速度快，耗材少等優(yōu)點(diǎn)在超高層及大跨度橋梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用日益廣泛。鋼管與其核心混凝土界面的有效約束是構(gòu)件發(fā)揮其力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵，鋼管內(nèi)壁與核心混凝土的界面剝離將消弱約束效應(yīng)進(jìn)而對(duì)構(gòu)件的承載力和延性等力學(xué)性能帶來(lái)負(fù)面的影響。因此，對(duì)鋼管內(nèi)壁與核心混凝土的界面粘結(jié)狀況進(jìn)行損傷監(jiān)測(cè)和評(píng)估顯得尤為重要。但是，由于界面剝離損傷的不可見(jiàn)性，我國(guó)目前超聲波檢測(cè)混凝土質(zhì)量缺陷規(guī)程中沒(méi)有針對(duì)界面剝離提出相應(yīng)的檢測(cè)方法。<

2、br>　　為排除應(yīng)力波的直接沿著鋼管外壁傳播的干擾，本文設(shè)計(jì)了鋼管混凝土剖柱，并提出了一種基于壓電陶瓷波動(dòng)分析法的鋼管混凝土剖柱的界面剝離損傷監(jiān)測(cè)方法，并且將該方法應(yīng)用于鋼管混凝土圓柱構(gòu)件的性能檢測(cè)。其具體工作包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)針對(duì)壓電陶瓷的特性詳細(xì)介紹了壓電功能元的制作工藝，并對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能的試驗(yàn)研究及標(biāo)定試驗(yàn)。結(jié)果表明該試驗(yàn)系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，動(dòng)態(tài)線性度好。
　　(2)設(shè)計(jì)了一根帶界面剝

3、離損傷的鋼管凝土剖柱的構(gòu)件模型，在模型中埋入嵌入式壓電功能元作為驅(qū)動(dòng)器和傳感器。分析主動(dòng)不同激勵(lì)信號(hào)下的測(cè)量信號(hào)，針對(duì)正弦信號(hào)、掃頻信號(hào)下的小波包能量等特征參量定義了相應(yīng)的損傷指標(biāo)。結(jié)果表明，提出基于壓電測(cè)量信號(hào)的損傷指標(biāo)有效地識(shí)別了鋼管混凝土剖柱構(gòu)件的界面剝離損傷。
　　(3)提出了基于波動(dòng)法的頻響函數(shù)損傷判定方法，通過(guò)力錘激勵(lì)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，外貼的壓電功能元作為傳感器。通過(guò)對(duì)壓電陶瓷監(jiān)測(cè)的波動(dòng)信號(hào)在合適的頻段上的頻響函數(shù)分析實(shí)現(xiàn)