基于非線性振動技術的預應力混凝土梁損傷檢測.pdf

1、預應力混凝土結構在使用期間，由于荷載、疲勞、腐蝕、老化及環(huán)境條件等眾多不利因素的相互影響，將不可避免地產(chǎn)生損傷積累，導致混凝土開裂、預應力損失，甚至突發(fā)性事故。因此，在役預應力混凝土構件的工作性能評價，特別是決定了整個構件性能的預應力鋼筋的工作狀態(tài)的評估，是當前結構健康檢測與監(jiān)測的一個重要方面。本文從結構的非線性振動出發(fā)，對預應力混凝土梁的非線性特性和損傷的關系進行了探討。
　　 本文首先介紹裂縫、材料的非線性所導致的鋼筋混凝土

2、梁振動非線性，盲源分離技術原理和Hilbert變換。然后描述了預應力混凝土簡支梁靜載試驗和二級等幅值疲勞試驗，試驗中采用光纖光柵錨索計和應變片來采集鋼絞線的預應力值。在各損傷狀態(tài)下對試驗梁進行動力測試，采用盲源分離技術對構件在各損傷狀態(tài)下的實測振動信號進行分析，得到一階分離振動信號，再對一階分離振動信號進行Hilbert變換，得到各損傷狀態(tài)的頻率-時間曲線和振幅-時間曲線，形成頻率-振幅曲線族。最后，嘗試著用裂縫的“呼吸”效應和鋼絞線預

3、應力變化對裂縫開合程度的影響來解釋試驗梁的非線性動力特性，并探索將非線性動力特性用于預應力混凝土結構的損傷檢測。
　　 對比靜載試驗和疲勞試驗的頻率-振幅曲線，它們的共同點如下：1)瞬時頻率隨著梁振幅的減小而增大，且在振幅較小階段，頻率變化更大；2)鋼絞線壓縮構件，減小開裂區(qū)域的殘余應變，影響裂縫的閉合，也就影響了裂縫的“呼吸”效應，從而影響構件的非線性特性；3)對于預應力混凝土梁，由模態(tài)識別方法得到的不同損傷狀態(tài)的基頻可能非常

4、接近，但它們的非線性振動特征區(qū)別很大。
　　 它們之間的區(qū)別為：靜載試驗中，梁在裂縫產(chǎn)生前后的兩個狀態(tài)，非線性振動特征發(fā)生很大改變；非線性振動特征初期隨梁損傷的增大而加強，到普通鋼筋屈服前達到最大，后期隨損傷的增大而減弱。在低幅值疲勞階段，預應力混凝土梁隨著損傷的積累，其非線性動力特性是一個先增強再減弱的趨勢；而在高幅值疲勞階段，預應力混凝土梁的非線性動力特性則呈現(xiàn)出單調(diào)遞減的趨勢。
　　 本文的分析表明，采用非線性振動