大壩振動臺模型試驗的損傷檢測方法研究.pdf

1、一大批在建和擬建的高混凝土拱壩，都坐落在我國的云貴川和西藏等地區(qū)，但是我國的大部分高烈度地震都發(fā)生在這些地區(qū)。如果這些位于大江大河中上游的高拱壩發(fā)生事故，就必將會對下游地區(qū)產(chǎn)生難以估量的災(zāi)難和損失，因此高混凝土壩在強震作用下健康檢測和損傷發(fā)展分析成為我國水利工程建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問題。目前研究比較廣泛的高拱壩模型動力破壞實驗是研究高拱壩在地震作用下的破壞機理和抗震安全性極其重要的研究方法之一。
　　壓電陶瓷由于具有響應(yīng)快、線性相關(guān)性好

2、、價格低廉、頻響范圍寬及良好的正逆壓電效應(yīng)等優(yōu)良特點，使其具有良好的驅(qū)動、傳感功能，特別是壓電陶瓷良好的埋入性能令其尤其適合混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷的探測。正是因為這些特點，壓電陶瓷傳感器被廣泛用于土木結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的健康檢測研究。雖然在高拱壩動力模型實驗中，曾有利用基于壓電陶瓷傳感器的阻抗法檢測模型的損傷，但是在利用基于壓電陶瓷的應(yīng)力檢測和波動法健康檢測方面還是空白。本文通過一系列試驗，對高拱壩仿真混凝土模型利用壓電陶瓷傳感器進行應(yīng)力和損傷檢

3、測，簡要做出以下工作:
　　把若干個壓電陶瓷傳感器澆筑到兩個仿真混凝土梁內(nèi)部兩端的特定位置上，每根仿真混凝土梁模擬損傷的方式不同，一根采用人工切縫方式模擬宏觀損傷，另一根采用三點彎的方法來模擬微觀損傷。實驗過程中，位于混凝土梁內(nèi)部一端的壓電傳感器激發(fā)特定應(yīng)力波，同時另一端的壓電傳感器接收應(yīng)力波，采用壓電波動法對混凝土梁進行掃描。把接收到的結(jié)構(gòu)損傷數(shù)據(jù)在時域、頻域內(nèi)進行分析，同時對于這些數(shù)據(jù)也利用小波包的方法進行分析。實驗結(jié)果表明利

4、用壓電波動法不僅可以檢測出仿真混凝土結(jié)構(gòu)的宏觀和微觀損傷，同時還可以有效的反映結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)。
　　利用電液伺服試驗機對壓電陶瓷傳感器進行動應(yīng)力標定實驗，對實驗數(shù)據(jù)進行線性擬合，計算出壓電陶瓷傳感器對動應(yīng)力的靈敏度。研究發(fā)現(xiàn)，試驗機加載曲線和壓電陶瓷傳感器輸出曲線的線性相關(guān)度非常高，不同應(yīng)變率下的靈敏度系數(shù)非常穩(wěn)定，可以用于大壩模型的動應(yīng)力檢測。
　　最后把壓電傳感器布置在高拱壩仿真混凝土模型拱頂內(nèi)部的特定位置上，同時在大壩