基于非線性振動(dòng)技術(shù)的預(yù)應(yīng)力混凝土梁損傷檢測.pdf

1、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)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(dǎo)致混凝土開裂、預(yù)應(yīng)力損失，甚至突發(fā)性事故。因此，在役預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的工作性能評(píng)價(jià)，特別是決定了整個(gè)構(gòu)件性能的預(yù)應(yīng)力鋼筋的工作狀態(tài)的評(píng)估，是當(dāng)前結(jié)構(gòu)健康檢測與監(jiān)測的一個(gè)重要方面。本文從結(jié)構(gòu)的非線性振動(dòng)出發(fā)，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁的非線性特性和損傷的關(guān)系進(jìn)行了探討。
　　 本文首先介紹裂縫、材料的非線性所導(dǎo)致的鋼筋混凝土

2、梁振動(dòng)非線性，盲源分離技術(shù)原理和Hilbert變換。然后描述了預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁靜載試驗(yàn)和二級(jí)等幅值疲勞試驗(yàn)，試驗(yàn)中采用光纖光柵錨索計(jì)和應(yīng)變片來采集鋼絞線的預(yù)應(yīng)力值。在各損傷狀態(tài)下對(duì)試驗(yàn)梁進(jìn)行動(dòng)力測試，采用盲源分離技術(shù)對(duì)構(gòu)件在各損傷狀態(tài)下的實(shí)測振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，得到一階分離振動(dòng)信號(hào)，再對(duì)一階分離振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行Hilbert變換，得到各損傷狀態(tài)的頻率-時(shí)間曲線和振幅-時(shí)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(yīng)和鋼絞線預(yù)

3、應(yīng)力變化對(duì)裂縫開合程度的影響來解釋試驗(yàn)梁的非線性動(dòng)力特性，并探索將非線性動(dòng)力特性用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的損傷檢測。
　　 對(duì)比靜載試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)的頻率-振幅曲線，它們的共同點(diǎn)如下：1)瞬時(shí)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(gòu)件，減小開裂區(qū)域的殘余應(yīng)變，影響裂縫的閉合，也就影響了裂縫的“呼吸”效應(yīng)，從而影響構(gòu)件的非線性特性；3)對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土梁，由模態(tài)識(shí)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(dòng)特征區(qū)別很大。
　　 它們之間的區(qū)別為：靜載試驗(yàn)中，梁在裂縫產(chǎn)生前后的兩個(gè)狀態(tài)，非線性振動(dòng)特征發(fā)生很大改變；非線性振動(dòng)特征初期隨梁損傷的增大而加強(qiáng)，到普通鋼筋屈服前達(dá)到最大，后期隨損傷的增大而減弱。在低幅值疲勞階段，預(yù)應(yīng)力混凝土梁隨著損傷的積累，其非線性動(dòng)力特性是一個(gè)先增強(qiáng)再減弱的趨勢；而在高幅值疲勞階段，預(yù)應(yīng)力混凝土梁的非線性動(dòng)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(dòng)