基于壓電阻抗的鋼筋砼與鋼管砼結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測研究.pdf

1、土木工程結(jié)構(gòu)的安全直接關(guān)系著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，對結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行有效識別是對結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行評估的重要基礎(chǔ)。近年來結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)成為土木工程學(xué)科中最活躍的研究領(lǐng)域之一。利用壓電智能材料對結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測和損傷識別成為熱點(diǎn)之一，其中基于壓電陶瓷的機(jī)電耦合阻抗測量技術(shù)的結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)作為一種新型的健康監(jiān)測手段引起重視。目前，基于機(jī)電阻抗法的鋼管混凝土柱界面剝離損傷監(jiān)測和往復(fù)荷載作用后的鋼筋混凝土構(gòu)件損傷監(jiān)測的研究甚少，在這一背景下，

2、本文運(yùn)用基于壓電陶瓷機(jī)電耦合阻抗法對鋼管混凝土柱的界面剝離損傷、鋼筋混凝土柱以及剪力墻的開裂損傷進(jìn)行了識別研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)在對基于壓電陶瓷的機(jī)電耦合阻抗測量法在國內(nèi)外的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行回顧的基礎(chǔ)上，利用該方法對一組鋼筋試件的不同損傷狀況進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，鋼筋試件中損傷的存在以及損傷程度的加大，將導(dǎo)致阻抗曲線峰值下降并引起峰值偏移；多處損傷的試驗(yàn)表明，損傷指標(biāo)值與鋼筋的損傷程度有一定關(guān)系，驗(yàn)證了基于壓電

3、陶瓷的機(jī)電耦合阻抗法對鋼筋損傷進(jìn)行監(jiān)測和識別的可行性；
　　(2)詳細(xì)介紹了基于壓電陶瓷的嵌入式壓電功能塊的制作工藝，提出了基于嵌入式壓電功能塊和表面粘貼壓電陶瓷片的機(jī)電耦合阻抗測量技術(shù)，對經(jīng)過往復(fù)快速加載后的鋼筋混凝土柱和剪力墻構(gòu)件的損傷監(jiān)測進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：鋼筋混凝土柱和剪力墻構(gòu)件底部與基座連接處主要損傷區(qū)域的阻抗曲線峰值下降以及峰值對應(yīng)頻率偏移最顯著，同時試件上部斜向和水平裂縫出現(xiàn)處曲線略有波動和峰值偏移，通過進(jìn)一步

4、結(jié)合損傷指標(biāo)值分析發(fā)現(xiàn)峰值下降和峰值偏移量與試件損傷程度存在一定的關(guān)系；
　　(3)基于壓電陶瓷的機(jī)電耦合阻抗法，對在實(shí)驗(yàn)室人工模擬的帶界面剝離損傷的鋼管混凝土柱進(jìn)行了損傷監(jiān)測。結(jié)果表明：界面完好截面的阻抗曲線幾乎重合為一條平穩(wěn)的光滑曲線，存在界面剝離損傷的截面的阻抗曲線出現(xiàn)不同程度的波動且有峰值下降和偏移的現(xiàn)象，峰值下降量和偏移量與剝離程度相對應(yīng)，基于壓電陶瓷的機(jī)電耦合阻抗測量技術(shù)可以對鋼管混凝土的界面剝離損傷進(jìn)行有效識別；