型鋼-混凝土結(jié)構(gòu)連接界面的損傷監(jiān)測具有重要實(shí)際意義。本文提出一種基于壓電智能材料的型鋼-混凝土結(jié)構(gòu)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(yīng)力波的驅(qū)動器,并在翼緣板內(nèi)對應(yīng)位置處布設(shè)7個智能骨料傳感器以采集經(jīng)由損傷界面?zhèn)鱽淼捻憫?yīng)信號。通過依次松動型鋼-混凝土結(jié)構(gòu)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(yīng)信號進(jìn)行時域、頻域以及小波包能量的對比分析。由試驗(yàn)結(jié)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(dǎo)致型鋼與混凝土實(shí)際接觸面積的減小,阻擋了應(yīng)力波的傳播。試驗(yàn)結(jié)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(jià)型鋼-混凝土結(jié)構(gòu)界面的損傷狀況。 

【文章來源】：實(shí)驗(yàn)力學(xué). 2020,35(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

試驗(yàn)監(jiān)測原理圖

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了一個由高強(qiáng)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(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)以圓形的PZT-5H型壓電陶瓷片作為驅(qū)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(jié)構(gòu)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(cè),7個智能骨料布設(shè)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。混凝土翼緣板的長、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(biāo)號為C25,混凝土軸心抗壓強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)螺栓連接件,剪力連接件在工字鋼梁兩側(cè)翼緣成對設(shè)置,布置間距為150mm。為了使型鋼-混凝土結(jié)構(gòu)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(dá)到界面損傷的目的,在工字鋼翼緣兩側(cè)的混凝土構(gòu)件內(nèi)設(shè)置高度為50mm的鋼套筒,該鋼套筒內(nèi)部帶有螺紋。圖3 螺栓及壓電材料在型鋼-混凝土結(jié)構(gòu)中的布置圖

螺栓及壓電材料在型鋼-混凝土結(jié)構(gòu)中的布置圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]螺栓連接松動的導(dǎo)波監(jiān)測技術(shù)綜述[J]. 杜飛,徐超.  宇航總體技術(shù). 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(yàn)研究[J]. 王達(dá),付井平,陳方懷,唐焱.  交通科學(xué)與工程. 2017(01)
[4]復(fù)合材料膠接修補(bǔ)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(fù)合材料. 2016(07)
[5]基于結(jié)構(gòu)應(yīng)變的化工設(shè)備螺栓松動監(jiān)測技術(shù)研究[J]. 王高平,郭瑞,皮云晗,吳明麗.  化工設(shè)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(shù). 2015(11)
[7]基于壓電阻抗法的機(jī)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(xué)技術(shù)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(shí)驗(yàn)力學(xué). 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(jī)械螺栓連接狀態(tài)監(jiān)測和辨識方法研究進(jìn)展[J]. 徐超,周幫友,劉信恩,張鐸.  強(qiáng)度與環(huán)境. 2009(02)

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

碩士論文
[1]基于麥克風(fēng)沖擊共振法的鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)脫空損傷診斷研究[D]. 劉蒙.湖南大學(xué) 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(xué) 2015
[3]基于局部瞬態(tài)激勵鋼砼界面脫空實(shí)驗(yàn)研究[D]. 趙海亮.大連理工大學(xué) 2014
[4]鋼—混凝土組合構(gòu)件連接件損傷識別[D]. 譚婷.湖南大學(xué) 2011



本文編號：3005157