基于壓電阻抗的鋼筋砼與鋼管砼結構損傷監(jiān)測研究.pdf

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

2、本文運用基于壓電陶瓷機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行了識別研究。主要研究內容如下：
　　(1)在對基于壓電陶瓷的機電耦合阻抗測量法在國內外的發(fā)展和應用現狀進行回顧的基礎上，利用該方法對一組鋼筋試件的不同損傷狀況進行了試驗研究。結果表明，鋼筋試件中損傷的存在以及損傷程度的加大，將導致阻抗曲線峰值下降并引起峰值偏移；多處損傷的試驗表明，損傷指標值與鋼筋的損傷程度有一定關系，驗證了基于壓電

3、陶瓷的機電耦合阻抗法對鋼筋損傷進行監(jiān)測和識別的可行性；
　　(2)詳細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電耦合阻抗測量技術，對經過往復快速加載后的鋼筋混凝土柱和剪力墻構件的損傷監(jiān)測進行了試驗研究。結果表明：鋼筋混凝土柱和剪力墻構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頻率偏移最顯著，同時試件上部斜向和水平裂縫出現處曲線略有波動和峰值偏移，通過進一步

4、結合損傷指標值分析發(fā)現峰值下降和峰值偏移量與試件損傷程度存在一定的關系；
　　(3)基于壓電陶瓷的機電耦合阻抗法，對在實驗室人工模擬的帶界面剝離損傷的鋼管混凝土柱進行了損傷監(jiān)測。結果表明：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不同程度的波動且有峰值下降和偏移的現象，峰值下降量和偏移量與剝離程度相對應，基于壓電陶瓷的機電耦合阻抗測量技術可以對鋼管混凝土的界面剝離損傷進行有效識別；