本文選題：鋼管混凝土剖柱 + 壓電陶瓷�。� 參考：《湖南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：鋼管混凝土結(jié)構(gòu)憑借其力學(xué)性能優(yōu)越、施工速度快,耗材少等優(yōu)點(diǎn)在超高層及大跨度橋梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用日益廣泛。鋼管與其核心混凝土界面的有效約束是構(gòu)件發(fā)揮其力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵,鋼管內(nèi)壁與核心混凝土的界面剝離將消弱約束效應(yīng)進(jìn)而對(duì)構(gòu)件的承載力和延性等力學(xué)性能帶來(lái)負(fù)面的影響。因此,對(duì)鋼管內(nèi)壁與核心混凝土的界面粘結(jié)狀況進(jìn)行損傷監(jiān)測(cè)和評(píng)估顯得尤為重要。但是,由于界面剝離損傷的不可見(jiàn)性,我國(guó)目前超聲波檢測(cè)混凝土質(zhì)量缺陷規(guī)程中沒(méi)有針對(duì)界面剝離提出相應(yīng)的檢測(cè)方法。為排除應(yīng)力波的直接沿著鋼管外壁傳播的干擾,本文設(shè)計(jì)了鋼管混凝土剖柱,并提出了一種基于壓電陶瓷波動(dòng)分析法的鋼管混凝土剖柱的界面剝離損傷監(jiān)測(cè)方法,并且將該方法應(yīng)用于鋼管混凝土圓柱構(gòu)件的性能檢測(cè)。其具體工作包括以下幾個(gè)方面:(1)針對(duì)壓電陶瓷的特性詳細(xì)介紹了壓電功能元的制作工藝,并對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能的試驗(yàn)研究及標(biāo)定試驗(yàn)。結(jié)果表明該試驗(yàn)系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,動(dòng)態(tài)線(xiàn)性度好。(2)設(shè)計(jì)了一根帶界面剝離損傷的鋼管凝土剖柱的構(gòu)件模型,在模型中埋入嵌入式壓電功能元作為驅(qū)動(dòng)器和傳感器。分析主動(dòng)不同激勵(lì)信號(hào)下的測(cè)量信號(hào),針對(duì)正弦信號(hào)、掃頻信號(hào)下的小波包能量等特征參量定義了相應(yīng)的損傷指標(biāo)。結(jié)果表明,提出基于壓電測(cè)量信號(hào)的損傷指標(biāo)有效地識(shí)別了鋼管混凝土剖柱構(gòu)件的界面剝離損傷。(3)提出了基于波動(dòng)法的頻響函數(shù)損傷判定方法,通過(guò)力錘激勵(lì)產(chǎn)生脈沖信號(hào),外貼的壓電功能元作為傳感器。通過(guò)對(duì)壓電陶瓷監(jiān)測(cè)的波動(dòng)信號(hào)在合適的頻段上的頻響函數(shù)分析實(shí)現(xiàn)了鋼管混凝土剖柱構(gòu)件的界面剝離損傷監(jiān)測(cè)。(4)在小波包分析和頻響函數(shù)分析的界面剝離損傷判定方法的基礎(chǔ)之上,利用波動(dòng)法對(duì)帶自然界面剝離缺陷和人工模擬界面剝離的鋼管混凝土圓柱進(jìn)行監(jiān)測(cè),進(jìn)一步驗(yàn)證了基于壓電材料測(cè)量的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)界面剝離損傷的可行性和敏感性。
[Abstract]:Concrete-filled steel tube (CFST) structure has been widely used in super-tall and long-span bridge structures due to its advantages of superior mechanical properties, fast construction speed and less consumable materials. The effective constraint of the interface between the steel tube and its core concrete is the key to give full play to the advantages of the mechanical properties of the members. The interface exfoliation between the inner wall of steel tube and the core concrete will weaken the constraint effect and bring negative influence on the mechanical properties such as the bearing capacity and ductility of the members. Therefore, it is very important to monitor and evaluate the interfacial bond between the inner wall of steel tube and the core concrete. However, due to the invisibility of the interface debonding damage, there is no corresponding detection method for the interface stripping in the ultrasonic inspection rules for concrete quality defects in China. In order to eliminate the interference of the stress wave propagating directly along the outer wall of the steel tube, this paper designs a concrete filled steel tube column, and proposes a method to monitor the damage of the interface stripping of the steel tube concrete column based on the piezoelectric ceramic wave analysis method. The method is applied to test the performance of concrete-filled steel tubular members. The specific work includes the following aspects: 1) the fabrication process of piezoelectric functional unit is introduced in detail according to the characteristics of piezoelectric ceramics, and the static and dynamic properties of piezoelectric functional unit are tested and calibrated. The results show that the test system has good static and dynamic response characteristics, and the dynamic linearity is good. Embedded piezoelectric function elements are embedded in the model as actuators and sensors. The measurement signals under different active excitation signals are analyzed and the corresponding damage indexes are defined for the characteristic parameters such as wavelet packet energy under sinusoidal signals and sweep signals. The results show that the damage index based on piezoelectric measurement signal can effectively identify the interface debonding damage of concrete filled steel tube (CFST) members. A frequency response function damage determination method based on wave method is proposed. The pulse signal is generated by force hammer excitation. An external piezoelectric functional element is used as a sensor. By analyzing the frequency response function of the wave signal of piezoelectric ceramic monitoring in the appropriate frequency band, the interface stripping damage monitoring of concrete-filled steel tubular members is realized. 4) the interface stripping damage in wavelet packet analysis and frequency response function analysis is realized. Based on the decision method, The wave method is used to monitor the concrete filled steel tube (CFST) columns with natural interface debonding defects and artificial interface debonding, which further verifies the feasibility and sensitivity of the interface debonding damage of CFST structures based on piezoelectric material measurement.
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TU398.9;TU317

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本文編號(hào)：2035029