基于壓電陶瓷的應力測量和混凝土構(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)設施建設，各種大型復雜結(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，在地震和強臺風等極端荷載作用下可能失效進而引發(fā)突發(fā)性災難。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力傳感器的構(gòu)造方法、測量原理、測量電路以及測量設備，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力測量性能進行研究，設計制作了一臺小型落錘沖擊試驗機，對壓電陶瓷應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力傳感器用于準靜應力測量進行了標定，表明自制的壓電應力傳感器用于動應力以及準靜力應力測量的可行性。
　　 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