基于嵌入式壓電陶瓷的鋼筋混凝土框架邊節(jié)點(diǎn)損傷監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、節(jié)點(diǎn)作為梁、柱連接的樞紐，是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)種至關(guān)重要的部分。在地震荷載作用下，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)域所承受的水平及豎向荷載往往大于與其相連的梁、柱構(gòu)件。保證梁、柱構(gòu)件能夠充分發(fā)揮各自的材料強(qiáng)度是節(jié)點(diǎn)應(yīng)具有的功能。隨著城市建設(shè)的蓬勃發(fā)展，工程上對(duì)高強(qiáng)混凝土的需求也越來越大，高強(qiáng)混凝土的使用使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸減小，從而導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)成為比與梁、柱構(gòu)件更薄弱的區(qū)域。上世紀(jì)六十年代以來，世界各地的地震調(diào)查表明，節(jié)點(diǎn)的失效是引起結(jié)構(gòu)破壞及加劇震害的主要因素

2、之一。所以，在結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)中，如何了解節(jié)點(diǎn)在使用過程中的損傷狀態(tài)是值得關(guān)注的重要問題。
　　 本文進(jìn)行了7個(gè)鋼筋混凝土框架邊節(jié)點(diǎn)的往復(fù)荷載試驗(yàn)，并對(duì)其損傷演化過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)研究，主要包括以下內(nèi)容:
　　 (1)基于壓電陶瓷材料的特性以及國(guó)內(nèi)外研究者有關(guān)“智能骨料”的研究成果，對(duì)一種新型傳感器“壓電功能元”進(jìn)行了詳細(xì)介紹。壓電功能元既保留了壓電陶瓷材料的特性，又較好地解決了壓電陶瓷片在與結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件相結(jié)合時(shí)所出現(xiàn)的各種應(yīng)用

3、問題。
　　 (2)進(jìn)行了不同破壞模式下7個(gè)鋼筋混凝土邊節(jié)點(diǎn)構(gòu)件的往復(fù)荷載試驗(yàn)，對(duì)構(gòu)件在不同加載級(jí)、不同加載循環(huán)下的損傷發(fā)展情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明:基于壓電功能元的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)可對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行有效識(shí)別。
　　 (3)正弦簡(jiǎn)諧信號(hào)及掃頻信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行內(nèi)部主動(dòng)激勵(lì)。分別通過信號(hào)在波幅和能量上的變化對(duì)邊節(jié)點(diǎn)的損傷情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:信號(hào)幅值和能量對(duì)損傷具有敏感性，損傷的出現(xiàn)使響應(yīng)信號(hào)的幅值和能量

4、均出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，且衰減幅度隨損傷的發(fā)展而增大;根據(jù)壓電功能元位置的合理布置識(shí)別出了構(gòu)件不同部位損傷程度的差異。
　　 (4)通過外部激勵(lì)的方式給予鋼筋混凝土邊節(jié)點(diǎn)構(gòu)件脈沖信號(hào)激勵(lì)，通過頻響函數(shù)的信號(hào)分析方法并引進(jìn)均方根指標(biāo)作為特性參數(shù)對(duì)損傷進(jìn)行識(shí)別。結(jié)果表明:損傷的出現(xiàn)使頻響函數(shù)峰值發(fā)生改變，峰值對(duì)應(yīng)頻率發(fā)生偏移，且偏移量隨損傷的加深而呈增大趨勢(shì);均方根指標(biāo)的變化可以反映構(gòu)件在加載過程中損傷的發(fā)展及演化情況。
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