鋼管混凝土脫粘影響非線性振動(dòng)特性的機(jī)理研究.pdf

1、近年來，隨著超高層建筑以及大跨度橋梁建設(shè)的大力發(fā)展，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)憑借其優(yōu)良的力學(xué)性能得到了大規(guī)模的運(yùn)用。然而在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工的過程中，混凝土的澆筑質(zhì)量始終得不到有效的控制，鋼管混凝土的質(zhì)量缺陷問題普遍存在，影響到了結(jié)構(gòu)的正常使用。實(shí)際工程當(dāng)中需要對(duì)鋼管混凝土界面狀態(tài)監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的損傷，采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右詮浹a(bǔ)，保證鋼管與混凝土共同受力。鋼管混凝土粘結(jié)質(zhì)量的無損檢測(cè)技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的熱門研究課題。鑒于鋼管與混凝土界面粘結(jié)

2、作用的復(fù)雜性，目前的鋼管混凝土脫粘檢測(cè)方法或多或少的存在一些局限性，不能完全滿足實(shí)際工程的需要，亟待理論研究的進(jìn)展和檢測(cè)方法的改進(jìn)。
　　本文基于鋼管混凝土粘結(jié)滑移理論與非線性振動(dòng)理論，采用推出試驗(yàn)對(duì)3根鋼管混凝土構(gòu)件進(jìn)行試驗(yàn)研究，分別測(cè)量各級(jí)荷載下的相對(duì)滑移量和試件的加速度信號(hào)，得到各個(gè)試件的荷載-滑移曲線，采用解析模式分解、數(shù)值積分和希爾伯特變換等方法分離出測(cè)得的加速度信號(hào)的一階振動(dòng)分量，得到鋼管混凝土的非線性振動(dòng)特性。綜合考

3、慮試件的荷載-滑移曲線以及各工況下對(duì)應(yīng)的非線性特性，分析出鋼管混凝土界面效應(yīng)與其非線性振動(dòng)特性之間的關(guān)系。通過不同試件非線性振動(dòng)特性的對(duì)比分析，分析初始界面損傷對(duì)非線性振動(dòng)特性的影響，為實(shí)際工程的鋼管混凝土損傷檢測(cè)提供一定的參考。本文的主要工作和結(jié)論如下：
　　①討論了鋼管混凝土界面粘結(jié)應(yīng)力的組成部分，分析了鋼管混凝土粘結(jié)滑移過程中粘結(jié)應(yīng)力的變化過程，總結(jié)了引起鋼管混凝土界面脫粘的原因以及界面脫粘對(duì)構(gòu)件力學(xué)性能的影響。
　　

4、②分析了目前常用的非平穩(wěn)信號(hào)處理分析方法，討論了各種分析方法的優(yōu)點(diǎn)和局限性，重點(diǎn)介紹解析模式分解和希爾伯特變換方法。針對(duì)本文鋼管混凝土加速度信號(hào)的特點(diǎn)，采用解析模式分解方法分離加速度信號(hào)的一階分量，并運(yùn)用希爾伯特變換方法獲得構(gòu)件的頻率-振幅曲線分析構(gòu)件的非線性振動(dòng)特性。
　　③對(duì)三根鋼管混凝土試件進(jìn)行了推出試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試，分析比較各個(gè)試件在不同加載工況下的非線性振動(dòng)特性，得出如下分析結(jié)果：隨著加載等級(jí)不斷提高，試件的非線性特性

5、指標(biāo)先不斷增大，當(dāng)試件達(dá)到粘結(jié)極限荷載時(shí)又減??；人為脫粘或者混凝土澆筑質(zhì)量不佳因素都將增加構(gòu)件的初始損傷程度，導(dǎo)致試件的粘結(jié)極限荷載降低，在試件未發(fā)生加載脫粘的情況下，存在初始損傷的試件的非線性振動(dòng)特性明顯低于粘結(jié)良好的試件。
　　本文在前人的研究基礎(chǔ)上，引入非線性振動(dòng)理論對(duì)鋼管混凝土界面脫粘損傷進(jìn)行分析，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為：將解析模式分解方法運(yùn)用于鋼管混凝土界面脫粘損傷分析，利用解析模式分解方法濾波分離并提取出測(cè)得加速度信號(hào)的第一階振