型鋼-混凝土結構連接界面的損傷監(jiān)測具有重要實際意義。本文提出一種基于壓電智能材料的型鋼-混凝土結構界面損傷主動傳感監(jiān)測方法。在型鋼上翼緣下表面連接件附近粘貼6套鋯鈦酸鉛（Lead Zirconate Titanate, PZT）壓電陶瓷片作為發(fā)射應力波的驅動器,并在翼緣板內對應位置處布設7個智能骨料傳感器以采集經由損傷界面?zhèn)鱽淼捻憫盘�。通過依次松動型鋼-混凝土結構試件中對稱布置的四顆螺栓,模擬連接界面的損傷狀況,再對上述損傷狀況下響應信號進行時域、頻域以及小波包能量的對比分析。由試驗結果分析可知,時域信號幅值、頻域信號幅值以及小波包能量幅值都隨著損傷狀況的加劇出現(xiàn)了明顯的降低,這主要是由于螺栓松動導致型鋼與混凝土實際接觸面積的減小,阻擋了應力波的傳播。試驗結果表明基于壓電陶瓷的主動傳感監(jiān)測方法能夠有效地監(jiān)測和評價型鋼-混凝土結構界面的損傷狀況。 

【文章來源】：實驗力學. 2020,35(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

試驗監(jiān)測原理圖

本試驗設計了一個由高強螺栓剪力鍵連接混凝土翼緣板和工字鋼組成的型鋼-混凝土結構。該結構以圓形的PZT-5H型壓電陶瓷片作為驅動器,壓電智能骨料作為傳感器。為了研究剪力連接件造成的型鋼-混凝土結構界面的損傷,所有壓電陶瓷傳感器均為對稱布置,其中6個壓電陶瓷片布置在鋼梁翼緣板下表面的兩側,7個智能骨料布設在混凝土翼緣板中的指定位置,試件尺寸以及智能材料布置如圖2和圖3所示�；炷烈砭壈宓拈L、寬、高分別為300mm、300mm、120mm。試件混凝土翼緣板采用人工攪拌混凝土,混凝土標號為C25,混凝土軸心抗壓強度fc=11.9MPa,彈性模量E=2.8×104MPa。鋼梁采用Q235鋼,型號為20a,屈服強度f=215MPa,彈性模量E=2.0×105MPa。該試件共布置4個型號為M12的高強螺栓連接件,剪力連接件在工字鋼梁兩側翼緣成對設置,布置間距為150mm。為了使型鋼-混凝土結構中的螺栓剪力鍵與混凝土翼緣板連接更緊密,同時通過模擬螺栓松動達到界面損傷的目的,在工字鋼翼緣兩側的混凝土構件內設置高度為50mm的鋼套筒,該鋼套筒內部帶有螺紋。圖3 螺栓及壓電材料在型鋼-混凝土結構中的布置圖

螺栓及壓電材料在型鋼-混凝土結構中的布置圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]螺栓連接松動的導波監(jiān)測技術綜述[J]. 杜飛,徐超.  宇航總體技術. 2018(04)
[2]螺栓松動損傷的亞諧波共振識別方法[J]. 屈文忠,張夢陽,周俊宇,肖黎.  振動.測試與診斷. 2017(02)
[3]新型鋼-混組合橋面系模型試驗研究[J]. 王達,付井平,陳方懷,唐焱.  交通科學與工程. 2017(01)
[4]復合材料膠接修補界面損傷演化聲發(fā)射監(jiān)測[J]. 陳維業(yè),胡杰,劉光輝,周偉,張曉霞.  玻璃鋼/復合材料. 2016(07)
[5]基于結構應變的化工設備螺栓松動監(jiān)測技術研究[J]. 王高平,郭瑞,皮云晗,吳明麗.  化工設備與管道. 2016(02)
[6]基于壓電阻抗的鋼管混凝土柱界面缺陷檢測研究[J]. 許斌,陳夢琦,余地華,侯玉杰.  施工技術. 2015(11)
[7]基于壓電阻抗法的機械螺栓組松動監(jiān)測及識別[J]. 葉亮,張有忱,丁克勤,趙娜.  科學技術與工程. 2013(18)
[8]螺栓松緊程度的受控敲擊檢測方法[J]. 向志海,黃俊濤.  實驗力學. 2012(05)
[9]鋼-混組合梁的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 夏文敏,劉雪梅.  四川建筑. 2010(02)
[10]機械螺栓連接狀態(tài)監(jiān)測和辨識方法研究進展[J]. 徐超,周幫友,劉信恩,張鐸.  強度與環(huán)境. 2009(02)

博士論文
[1]光纖Bragg光柵傳感技術用于工程結構安全監(jiān)測的研究[D]. 孫曼.四川大學 2005

碩士論文
[1]基于麥克風沖擊共振法的鋼—混凝土組合結構脫空損傷診斷研究[D]. 劉蒙.湖南大學 2018
[2]基于壓電陶瓷的型鋼混凝土柱界面缺陷識別研究[D]. 李震.湖南大學 2015
[3]基于局部瞬態(tài)激勵鋼砼界面脫空實驗研究[D]. 趙海亮.大連理工大學 2014
[4]鋼—混凝土組合構件連接件損傷識別[D]. 譚婷.湖南大學 2011



本文編號：3005157