基于壓電陶瓷的型鋼混凝土柱界面缺陷識別研究.pdf

1、近年來，大量的設(shè)計高度在600米左右的超高層建筑正在中國建設(shè)。由于具備優(yōu)良的力學性能，承載能力高，延性好，抗震性能好，具有傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)所不可以比擬的優(yōu)點，型鋼混凝土柱已經(jīng)被廣泛用作超高層建筑豎向承載力構(gòu)件。隨著型鋼混凝土柱截面的增加，兩個方向的豎向鋼板與水平方向的橫隔板往往會形成獨立的腔體，呈現(xiàn)出截面尺寸大型化以及形狀不規(guī)則化的特點。由于大體積混凝土在養(yǎng)護凝固后，可能會存在收縮，柱芯混凝土與鋼板界面粘結(jié)狀況及混凝土與橫

2、隔板界面剝離缺陷，一直是一個嚴峻的問題。
　　由于構(gòu)件的不規(guī)則性，傳統(tǒng)的超聲檢測方法難以有效的對缺陷進行識別，界面性能的監(jiān)測及剝離缺陷的識別仍然是一個具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。壓電陶瓷智能材料集驅(qū)動傳感于一身，并且具有響應(yīng)速度快、靈敏度高，頻響范圍寬以及線性關(guān)系好等優(yōu)點，為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)界面缺陷識別提供了新思路。本文提出了一種基于壓電陶瓷的復(fù)雜多腔型鋼混凝土柱界面剝離缺陷識別方法，并開展比例模型試驗和應(yīng)用研究。具體工作包括以下幾個方面

3、：
　?。?）在介紹了壓電陶瓷驅(qū)動器、傳感器的制作方法和流程的基礎(chǔ)上詳細介紹了基于嵌入式壓電驅(qū)動和傳感的鋼骨混凝土界面剝離缺陷監(jiān)測方法，并解釋了激勵信號的選取和測量信號的分析處理方法。
　?。?）設(shè)計制作了一個具有人工模擬界面剝離的具有三個不規(guī)則腔體的復(fù)雜型鋼混凝土實驗柱，將一定數(shù)量的嵌入式壓電功能元安裝在試驗柱鋼板附近，作為驅(qū)動器，將粘貼式壓電陶瓷片粘貼在鋼板表面，作為傳感器。分析壓電陶瓷傳感器在正弦信號激勵下的幅值及掃頻

4、信號激勵下的小波包能量。結(jié)果表明：處于界面剝離區(qū)域的壓電傳感器所接收的正弦信號幅值及掃頻信號下的小波包能量明顯小于未剝離區(qū)域，界面剝離缺陷被成功檢測識別。驗證了本文所提出的方法對型鋼混凝土柱中混凝土與型鋼之間界面剝離缺陷識別的有效性。
　?。?）在比例模型試驗研究的基礎(chǔ)上，利用本文所提出的方法，利用嵌入式壓電功能元以及壓電陶瓷片對某一在建的超高層建筑中不規(guī)則型鋼混凝土柱界面粘結(jié)狀態(tài)進行監(jiān)測。兩次監(jiān)測結(jié)果表明：監(jiān)測結(jié)果吻合程度很好，