基于壓電陶瓷的鋼管混凝土剖柱的損傷監(jiān)測研究.pdf

1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)憑借其力學性能優(yōu)越、施工速度快，耗材少等優(yōu)點在超高層及大跨度橋梁結(jié)構(gòu)中應用日益廣泛。鋼管與其核心混凝土界面的有效約束是構(gòu)件發(fā)揮其力學性能優(yōu)勢的關(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進而對構(gòu)件的承載力和延性等力學性能帶來負面的影響。因此，對鋼管內(nèi)壁與核心混凝土的界面粘結(jié)狀況進行損傷監(jiān)測和評估顯得尤為重要。但是，由于界面剝離損傷的不可見性，我國目前超聲波檢測混凝土質(zhì)量缺陷規(guī)程中沒有針對界面剝離提出相應的檢測方法。<

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

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)動器和傳感器。分析主動不同激勵信號下的測量信號，針對正弦信號、掃頻信號下的小波包能量等特征參量定義了相應的損傷指標。結(jié)果表明，提出基于壓電測量信號的損傷指標有效地識別了鋼管混凝土剖柱構(gòu)件的界面剝離損傷。
　　(3)提出了基于波動法的頻響函數(shù)損傷判定方法，通過力錘激勵產(chǎn)生脈沖信號，外貼的壓電功能元作為傳感器。通過對壓電陶瓷監(jiān)測的波動信號在合適的頻段上的頻響函數(shù)分析實現(xiàn)