利用PZT的CFRP鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)剝離損傷識(shí)別研究.pdf

1、在現(xiàn)實(shí)社會(huì)中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑往往由于結(jié)構(gòu)耐久性、化學(xué)腐蝕、承載力增加需求以及設(shè)計(jì)過(guò)程中的缺陷等原因需要進(jìn)行一定程度的加固。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)由于強(qiáng)度高、重量輕、適應(yīng)面廣等特點(diǎn)，成為土木工程修復(fù)和加固工程中引人注目的替代材料。然而，只有保證CFRP材料和加固主體結(jié)構(gòu)有了可靠的粘結(jié)，才能得到預(yù)期的加固效果。剝離破壞是CFRP加固結(jié)構(gòu)時(shí)常見(jiàn)的破壞方式，一旦發(fā)生剝離破壞，預(yù)期的加固效果將受到影響，不僅造成了材料浪費(fèi)，而且被加固結(jié)

2、構(gòu)也存在安全隱患。本文重點(diǎn)利用壓電陶瓷智能材料與無(wú)損檢測(cè)(NDT)技術(shù)相結(jié)合的方法對(duì)剝離損傷進(jìn)行識(shí)別，提前預(yù)防剝離破壞的發(fā)生。主要包括以下內(nèi)容：
　　第一部分，利用壓電陶瓷對(duì)CFRP加固的混凝土柱的剝離損傷進(jìn)行試驗(yàn)研究，以確定損傷的位置和程度。將一組壓電陶瓷(如鎬鈦酸鉛，簡(jiǎn)稱PZT)預(yù)埋在小體積混凝土中，制成“智能骨料”，并將其預(yù)埋在混凝土柱內(nèi)的指定位置。柱表面進(jìn)行CFRP加固處理并在指定位置設(shè)置模擬剝離損傷區(qū)域。將另一組PZT片

3、粘貼在具有人工剝離損傷處的表面。利用掃頻波對(duì)具有預(yù)先設(shè)定剝離區(qū)域的CFRP加固混凝土試件進(jìn)行試驗(yàn)，其中三個(gè)預(yù)埋的“智能骨料”作為作動(dòng)器，表面粘貼的PZT作為傳感器。對(duì)接收到的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，利用Fourier頻譜分析與定義的兩個(gè)基于小波包分析的損傷指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，不但成功的對(duì)剝離區(qū)域損傷進(jìn)行識(shí)別，而且定義的損傷指標(biāo)對(duì)試件剝離損傷程度也表現(xiàn)了足夠的靈敏度。
　　第二部分，通過(guò)現(xiàn)代聲學(xué)時(shí)間反轉(zhuǎn)概念將導(dǎo)波傳播應(yīng)用到碳纖維加固鋼筋混凝

4、土結(jié)構(gòu)局部剝離損傷缺陷的識(shí)別中。為了有效描述剝離損傷，定義了兩個(gè)損傷指數(shù)：TR和SYM。利用粘貼在CFRP表面的PZT片產(chǎn)生和接收超聲導(dǎo)波，并對(duì)一個(gè)CFRP加固鋼筋混凝土梁進(jìn)做了試驗(yàn)。在CFRP加固的區(qū)域做了人工模擬的剝離損傷，通過(guò)選擇合適的窄帶波激勵(lì)信號(hào)和有效的信號(hào)處理，試驗(yàn)結(jié)果表明了該方法的可行性，剝離損傷的位置和損傷程度都可以用這兩個(gè)損傷指數(shù)很好的表達(dá)。
　　第三部分，采用大型通用有限元分析軟件ANSYS11.0對(duì)本文所采用