基于压电陶瓷的钢管混凝土组合结构界面损伤监测研究

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1、学校代号10532学号S12011195分类号TU398+.9密级公开硕士学位论文基于压电陶瓷的钢管混凝土组合结构界面损伤监测研究学位申请人姓名邓海明培养单位土木工程学院导师姓名及职称许斌教授学科专业结构工程研究方向结构损伤评估论文提交日期2015年05月31日学校代号：10532学号：S12011195密级：公开湖南大学硕士学位论文基于压电陶瓷的钢管混凝土组合结构界面损伤监测研究学位申请人姓名：邓海明导师姓名及职称：许斌教授培养单位：土木工程学院专业名称：结构工程论文提交日期：2015年05月31日论文答辩日期：2015年06月03日答辩委员会主席：李正农教授Inter

2、facedebondingdefectdetectionusingpiezoceramicsforconcrete-filledsteeltubularsbyDENGHaimingB.E.(LanzhouUniversityofTechnology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessor

3、XUBinMay,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ｌ取得的研巧成果。除了文中特别加ｉｕ示注引用的内容外，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耍贡。献的个人和集体，均已在文中臥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。－作者签名海邱曰期：年６月ｆ日）学位论文版权使巧授权书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，允许论文被査阅和借阅。本人授权湖

4、南大学可レッ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Ｗ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、□，在。保密年解密后适用本授权书２、不保密团。‘寸’（请在臥上相应方框内打）嚴刪如Ｔ６作者签名：吁日期：年月《日６导师签名：沒Ｍ日期年月Ｓ日＾基于压电陶瓷的钢管混凝土组合结构界面损伤监测研究摘要钢管混凝土组合结构以其承载力高、抗震性能优越、延性好等诸多优良的性能，在高层及超高层建筑结构、桥梁结构及工业厂房中被广泛地采用。在实际工程施工过程中，由于钢管内部横隔板、水化热、混凝土的收缩徐变等各方

5、面的影响，都可能使钢管内壁与混凝土粘结界面出现界面剥离损伤，从而影响钢管与混凝土共同协作能力，进而降低钢管混凝土组合结构的承载力与变形能力等性能，对其粘结状况进行监测十分具有实际意义。然而，钢管混凝土组合结构界面剥离损伤不易察觉，传统无损检测手段无法有效适用，使得检测十分棘手。本文在前人对基于压电智能材料结构健康监测与研究的背景下，进一步研究基于波动分析法的钢管混凝土组合结构界面剥离损伤监测的方法，在实验室设计一组分离式界面剥离损伤构件，并对其损伤进行识别，最后将实验室比例模型试验研究成果的基础上，开展了工程应用。具体工作如下：（1）详细地介绍了用于钢管混凝土构件界面剥离

6、缺陷检测的压电功能元的制作与封装流程，对压电监测系统进行了动态和静态性能测试，并对压电功能元进行了标定。结果表明：该健康监测系统具有良好的动态与静态性能，标定后的压电功能元为后续的试验研究奠定了基础。（2）在实验室设计并制作了一组分离式界面剥离损伤钢管混凝土组合结构，将嵌入式压电功能元与外贴式压电陶瓷片安装在设计位置，共同组成健康监测系统的换能器对，利用波动分析法对预设的不同厚度与不同大的界面剥离类型损伤进行了识别。对输出信号进行了基于正弦信号的频域幅值、基于稳态正弦扫频信号的小波包能量及其能量谱、基于脉冲信号的传递函数研究，并提出了基于特征参量的损伤指标。结果表明：所采

7、用的方法可以有效地识别出两种类型的损伤，证明了基于压电陶瓷的波动分析法对钢管混凝土构件界面剥离损伤识别方法可行而且有效。（3）基于稳态正弦扫频信号的小波包能量及其能量谱损伤判定方法，利用波动分析法对一实际超高层建筑进行了现场足尺比例的钢管混凝土框架柱界面性能监测。结果表明：该柱的小波包能量稳定，其能量离差系数在规定的范围内；其小波包能量谱差异值也较小，表明该钢管混凝土框架柱未出现明显的剥离损伤。关键词：钢管混凝土组合结构；界面剥离损伤；压电功能元；压电陶瓷；健康监测；波动分析法；小波包能量；传递函数II硕士学位论文Abstra