基于壓電陶瓷的應(yīng)力測量和混凝土構(gòu)件的損傷識別研究.pdf

1、伴隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國正進行著大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，各種大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，但由于工程結(jié)構(gòu)材料的老化、使用環(huán)境等因素的影響、缺乏正常的維護，大量的民用和工業(yè)建筑以及各種基礎(chǔ)工程設(shè)施在其生命周期內(nèi)不可避免地存在著損傷的累積和性能退化，在地震和強臺風(fēng)等極端荷載作用下可能失效進而引發(fā)突發(fā)性災(zāi)難。因此，對土木工程結(jié)構(gòu)的強動力荷載作用后的性能進行監(jiān)測和評估成為土木工程領(lǐng)域的研究熱點之一。此外，土木工程結(jié)構(gòu)在不同的荷載作用下的應(yīng)力的測量一

2、直是土木工程領(lǐng)域所關(guān)心的重要問題之一，可靠的應(yīng)力測量手段的研究和開發(fā)對土木工程研究以及結(jié)構(gòu)性能評估均具有重要意義。
　　 壓電陶瓷(Lead Zirconate Titanate，PZT)材料由于其具有響應(yīng)速度快、頻響范圍寬、線性關(guān)系好、容易剪裁加工成型且價格低廉，以及所特有的可以同時作為傳感和作動特性的優(yōu)點，成為一種智能材料在土木工程領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。本文基于壓電陶瓷開發(fā)了動力和準靜力荷載作用下混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力測量技術(shù)以及

3、混凝土構(gòu)件的損傷監(jiān)測方法。
　　 本文的主要內(nèi)容如下：
　　 1.在簡要論述土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的目的和意義的基礎(chǔ)上回顧了健康監(jiān)測中的損傷診斷方法，詳細地介紹了智能材料和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，并重點論述了基于壓電陶瓷的健康監(jiān)測研究的進展。
　　 2.在介紹壓電材料的基本特性和本構(gòu)理論的基礎(chǔ)上，闡述了基于壓電陶瓷應(yīng)力傳感器的構(gòu)造方法、測量原理、測量電路以及測量設(shè)備，為傳感器的制作與標定試驗做準備。
　　 3.開發(fā)了適用

4、于混凝土結(jié)構(gòu)的基于壓電陶瓷的應(yīng)力傳感器，詳細介紹了其制作方法。為了對傳感器用于動力荷載作用下的應(yīng)力測量性能進行研究，設(shè)計制作了一臺小型落錘沖擊試驗機，對壓電陶瓷應(yīng)力傳感器的靈敏度進行了標定。同時，嘗試使用機械式千斤頂對自制壓電陶瓷應(yīng)力傳感器用于準靜應(yīng)力測量進行了標定，表明自制的壓電應(yīng)力傳感器用于動應(yīng)力以及準靜力應(yīng)力測量的可行性。
　　 4.開展了基于小波包能量分析的在鋼筋混凝土柱和剪力墻構(gòu)件損傷主動識別研究。在介紹小波包分析法的