【摘要】：近年來,中國的超高層建筑發(fā)展迅猛,很多在建的超高層高度超過了600米。鋼骨混凝土柱由于具有承載能力高、變形能力和延性好、地震作用下耗能能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),近年來被廣泛應(yīng)用到超高層建筑豎向承重構(gòu)件中。超高層建筑中鋼骨混凝土柱橫截面往往較大,因此預(yù)埋的鋼骨大多采用豎向鋼板加上橫隔板復(fù)雜多腔結(jié)構(gòu)形式。由于大體積混凝土固結(jié)時(shí)的收縮以及其本身的缺陷,多腔形式的鋼骨混凝土柱容易出現(xiàn)預(yù)埋的鋼骨或者橫隔板與核心混凝土剝離的現(xiàn)象。因?yàn)閭鹘y(tǒng)方法無法有效對(duì)鋼骨混凝土的缺陷進(jìn)行監(jiān)測(cè),如何對(duì)界面剝離缺陷進(jìn)行有效識(shí)別成為鋼骨混凝土應(yīng)用中越來越受到關(guān)注的難題之一。本文提出一種基于粘貼式壓電陶瓷傳感器和預(yù)埋式壓電功能元的機(jī)電耦合阻抗法對(duì)大型多腔鋼骨混凝土柱界面剝離損傷識(shí)別的方法。通過對(duì)壓電陶瓷傳感器采集到的阻抗數(shù)據(jù)的圖形分析,使用均方根差值作為損傷指標(biāo)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析。結(jié)果表明定義的損傷指標(biāo)能夠很好的識(shí)別界面剝離損傷。本文的研究為大型多腔鋼骨混凝土界面剝離缺陷的識(shí)別提供了一種較好的方案。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)介紹了基于壓電陶瓷的機(jī)電耦合阻抗法的發(fā)展和應(yīng)用背景。簡(jiǎn)要的介紹了壓電陶瓷材料特性以及基于壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法。詳細(xì)說明了機(jī)電耦合阻抗法基本原理以及機(jī)電耦合阻抗測(cè)試系統(tǒng)。(2)進(jìn)行了基于壓電陶瓷機(jī)電耦合阻抗法復(fù)雜截面鋼骨混凝土巨柱縮尺模型監(jiān)測(cè)試驗(yàn),通過人工模擬界面剝離缺陷,對(duì)鋼骨混凝土試驗(yàn)柱進(jìn)行了損傷監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明:阻抗法能夠有效識(shí)別界面剝離缺陷。(3)對(duì)某超高層項(xiàng)目的復(fù)雜鋼骨混凝巨土的界面粘結(jié)剝離狀況進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)表明:首次監(jiān)測(cè)和復(fù)測(cè)的監(jiān)測(cè)結(jié)果吻合程度很好,說明鋼骨混凝土柱界面粘結(jié)性能較好;壓電陶瓷片以及嵌入式壓電功能元能夠較好的在鋼骨混凝土中持續(xù)工作,能夠滿足結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中長期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求。
[Abstract]:In recent years, the super high rise building in China has developed rapidly and a lot of super high rise height is over 600 meters. The steel reinforced concrete column has been widely used in the construction of super high rise building vertical bearing members in recent years because of its high bearing capacity, good deformability and ductility and strong energy dissipation under the earthquake. The cross section of the soil column is often large, so the pre buried steel is mostly used in the form of the vertical steel plate and the complex multi cavity structure of the diaphragm. Due to the shrinkage of the consolidation of the mass concrete and its own defects, the steel bone concrete column in the form of multi cavity is easily stripped of the buried steel or the diaphragm and the core concrete. The method can not effectively monitor the defects of steel reinforced concrete. How to effectively identify the defects of the interface has become one of the more and more important problems in the application of steel reinforced concrete. This paper presents a kind of mechatronic impedance method based on the bonding type piezoelectric ceramic sensor and the pre embedded piezoelectric function element to the large multi cavity steel bone. A method of identifying the interfacial debonding damage of concrete columns. Through the graphic analysis of the impedance data collected by a piezoelectric ceramic sensor, the mean square root difference is used as the damage index to analyze the damage. The results show that the defined damage index can identify the interfacial debonding damage well. This study is a large multi cavity steel reinforced concrete interface. The main contents of this paper are as follows: (1) the development and application background of electromechanical coupled impedance method based on piezoelectric ceramics are introduced. The characteristics of piezoelectric ceramic materials and the structure health monitoring method based on piezoelectric ceramics are briefly introduced. The mechanical coupled impedance method is described in detail. The principle and electromechanical coupling impedance test system (2) a large column scale model monitoring test of steel reinforced concrete with complex cross section based on piezoelectric ceramics is carried out. The damage monitoring of steel reinforced concrete test columns is monitored by artificial interface stripping defects. The results show that the impedance method can effectively identify the interfacial stripping defects. (3 The experimental results show that the first monitoring and retest results are in good agreement, indicating that the interfacial bonding performance of the steel reinforced concrete column is better, and the piezoelectric ceramic and the embedded piezoelectric functional element can be better held in the steel reinforced concrete. Continuous work can meet the requirements of long-term and real-time monitoring of structural health monitoring.
【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
【分類號(hào)】：TU398.9;TU317

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本文編號(hào)：2131506