基于压电陶瓷的型钢混凝土柱界面缺陷识别研究

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1、学校代号10532学号S1301W1086分类号TU398+.9密级公开工程硕士学位论文基于压电陶瓷的型钢混凝土柱界面缺陷识别研究学位申请人姓名李震培养单位土木工程学院导师姓名及职称许斌教授张友亮高工学科专业建筑与土木工程研究方向结构健康监测论文提交日期2015年6月1日学校代号：10532学号：S1301W1086密级：公开湖南大学工程硕士学位论文基于压电陶瓷的型钢混凝土柱界面缺陷识别研究学位申请人姓名：李震导师姓名及职称：许斌教授张友亮高工培养单位：土木工程学院专业名称：建筑与土木工程论文提交日期：2015年6月1日论文答辩日期：2015年6月4日答辩委员会主席：汪梦甫教授

2、ExperimentalstudyoninterfacedebondingofsteelreinforcedconcretecolumnsbasedonPZTbyLIZhenB.E.(HunanUniversity)2013AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinArchitecturalandCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorXUBi

3、n，SeniorEngineerZHANGYouliangJune,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：古《日期：兴／女年月／Ｐ日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版

4、，允许论文被查阅和借闽。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保齊０＾＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）务ｔ：７口作者签名日期：么冷年月／日导师签名：日期。口巧年＾月八日基于压电陶瓷的型钢混凝土柱界面缺陷识别研究摘要近年来，大量的设计高度在600米左右的超高层建筑正在中国建设。由于具备优良的力学性能，承载能力高，延性好，抗震性能好，具有传统的钢筋混凝土结构以及钢结构所不可以比拟的优点，型钢混凝土柱

5、已经被广泛用作超高层建筑竖向承载力构件。随着型钢混凝土柱截面的增加，两个方向的竖向钢板与水平方向的横隔板往往会形成独立的腔体，呈现出截面尺寸大型化以及形状不规则化的特点。由于大体积混凝土在养护凝固后，可能会存在收缩，柱芯混凝土与钢板界面粘结状况及混凝土与横隔板界面剥离缺陷，一直是一个严峻的问题。由于构件的不规则性，传统的超声检测方法难以有效的对缺陷进行识别，界面性能的监测及剥离缺陷的识别仍然是一个具有挑战性的任务。压电陶瓷智能材料集驱动传感于一身，并且具有响应速度快、灵敏度高，频响范围宽以及线性关系好等优点，为型钢混凝土组合结构界面缺陷识别提供了新思路。本文提出了一种基于压电陶

6、瓷的复杂多腔型钢混凝土柱界面剥离缺陷识别方法，并开展比例模型试验和应用研究。具体工作包括以下几个方面：（1）在介绍了压电陶瓷驱动器、传感器的制作方法和流程的基础上详细介绍了基于嵌入式压电驱动和传感的钢骨混凝土界面剥离缺陷监测方法，并解释了激励信号的选取和测量信号的分析处理方法。（2）设计制作了一个具有人工模拟界面剥离的具有三个不规则腔体的复杂型钢混凝土实验柱，将一定数量的嵌入式压电功能元安装在试验柱钢板附近，作为驱动器，将粘贴式压电陶瓷片粘贴在钢板表面，作为传感器。分析压电陶瓷传感器在正弦信号激励下的幅值及扫频信号激励下的小波包能量。结果表明：处于界面剥离区域的压电传感器所接收

7、的正弦信号幅值及扫频信号下的小波包能量明显小于未剥离区域，界面剥离缺陷被成功检测识别。验证了本文所提出的方法对型钢混凝土柱中混凝土与型钢之间界面剥离缺陷识别的有效性。（3）在比例模型试验研究的基础上，利用本文所提出的方法，利用嵌入式压电功能元以及压电陶瓷片对某一在建的超高层建筑中不规则型钢混凝土柱界面粘结状态进行监测。两次监测结果表明：监测结果吻合程度很好，被测型钢混凝土柱界面粘结性能良好。关键词：型钢混凝土；界面剥离；压电陶瓷片；嵌入式压电功能元；应力波传播；缺陷识别；小波包能量II工程硕