混凝土结构破坏评估的动态测试方法

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1、.混凝土结构破坏评估的动态测试方法摘要本文分为两个部分，第一部分是关于实验室的测试而第二部分是真正桥梁的处理和实验。本文意在总结几个实验动态测试方法和不同的破坏指标来评估预应力混凝土和钢筋混凝土的状态。预应力混凝土和被动混凝土的第一点差异是，在成功地向动力学过度之前是否重复静态行为，以下的非线性的增加和破坏将会被证明。谐波的刺激有利于实现良好的测试条件。它是用于在线性和非线性结构特点的可视化变更。这些变化随后将作为破坏指标，例如，固有频率的下降，阻尼和形状的改变，更高的谐波和一个固有频率及发力振幅的变化依据的出现。这些不同的指标将会被用于被动的钢筋混凝土梁构件和工业生产的预应力板何

2、在第二部分的两个真正的后张桥梁。这些所有的结构都情况良好并且认为破坏之前的情况被应用于多个步骤和每个破坏指标的敏感性都进行了分析。1.介绍钢筋混凝土的每个检验经常先由一个经验丰富的工程师进行视觉检查，经常花费很多天甚至好几个星期在尺寸和通道上，也就是比如脚手架的必要与否。不幸的是任何可能的内部结构的破坏，例如部分预应力的破坏，疲劳破坏的钢筋等，可能不能从外部观察出来，还要看由【1.12】这些失效产生了的可见的裂缝。评估一座桥的一个已知的方法是进行一个静荷载试验，一个高费用的用超过最高可能交通荷载，恰好低于残余破坏水平。桥梁和结构的静态变形和计算值相比是在定义荷载下直接测量的，计算和

3、测量之间的比较大的差异，混凝土裂缝和高残余变形是一个刚度损失和缺陷破坏的标志。此外，我们需要强调的是，和普通的安全因素相比，在这个测验中结构是超载的，而当费用降低时是稳定的。这个静态方法的缺点是静态和复杂性，特别是当桥的交通不允许关闭时或者当静态变形的测量比较困难时。因此，作为一个代替或补充，线性和非线性动态特征可以用来作为破坏指标，而振动可以由速度和加速度传感器测量出来，在过去的几年中在这个领域做了很多研究，至少涉及到了线性动态破坏指标，关于谐波激发，本文还特别强调线性和非线性动态破坏指标。..1.1静力学图1提供了被动和预应力混凝土中的钢筋各种形态的了解，各种梁在三点弯曲试验中

4、已经用相同的极限荷载测试过了。只要应力小于混凝土抗拉强度，即在第一个裂缝产生之前，曲线显示没有变化，如果被动钢筋的第一条裂缝，就如图1小箭头指示的，发生在一个非常低的力水平和刚度（成正比的斜坡力挠度曲线）是明显减小了，减少的数量取决于出现的第一条裂缝和进一步的曲线形状。随着预应力的增加，裂缝的影响和刚度降低变得越来越突然和明显，但是更接近极限荷载。1.2动力学任何结构的动力性能取决于质量的分布，刚度和阻尼。单自由度（DOF）弹簧元件的固有频率可由下式计算：其中k是刚度，m是系统的质量，结果很明显，在给定的系统中是一个特征常数，即系统的一个恒定不变的性质。图1可得出裂纹开始时固有频率

5、下降，刚度也降低，这个影响是众所周知的。作为破坏指标，当第一条裂缝产生后它是有效的。开裂之前阻尼机构以材料阻尼为基础，它和线性理论充分接近，连同裂缝阻尼数量增加，同样的在第一步，这机构变成了非线性的。这是因为这个震荡裂缝的开裂和闭合，由于考虑到刚度和能量耗散而变得不对称，这个想法是使用变化的阻尼机制和裂缝作为额外破坏指标。它们必须高精度测量，即使在小非线性情况下。因此，正弦扫频激发和低扫描速度和横幅被用在所有测试，使用的不同扫描率都在0.01~0.2hz/s之间，在【9】中显示这些并没有影响结果。1.钢筋混凝土梁的试验2.1梁和不同破坏情况的描述有些被动的钢筋混凝土梁在三点弯曲试验

6、和后来的动态分析中破坏和负载。这根6米长的由C40/50混凝土制成的梁受拉区和受压区均匀分布了6根16mm直径的钢筋。每次加载后，在一个自由装置都进行动态测试，通过一个在第一固有频率范围内的正弦扫频，近似把他们悬挂在软弹簧上让它们一致。在这个配置中最大允许荷载约22kn，当55kn时钢筋开始屈服，图3显示了梁的第一模态，即弯曲和扭转模式。..下面的分析着重于第一模式，根据破坏程度不同频率在11~22hz之间，作为模式的最大变化（见图5）。2.2实测传递函数在下文中，频率影响函数和正弦函数扫频不同振幅在5~10n之间显示。梁中对应的最大应力振幅在0.1~2Mpa之间变化，信号用200

7、0hz进行抽样（几分钟），然后进行后续处理。它们被分为不同的80%时间间隔的每个T=12.5s长度，就是傅里叶变换曲线。傅里叶转换和平均，最后确定频率范围是0.8hz。以下重要结论可从图4得到：（1）B1（更高模式不显示）取决于激发力振幅。在无损状态，#0依赖范围已经是3.2%，振幅在5~100n（相当于最大0.1~2Mpa的力振幅），这是一个非线性效应，可以解释为不恒定刚度或混凝土的杨氏模量和固有微裂纹，被称为“振幅依赖范围”作为破坏指标，振幅依赖范围的变化包括了3