基于压电阻抗的隧道管片结构螺栓松动损伤识别试验.pdf

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1、第３３卷第６期土木工程与管理学报Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．６２０１６年１１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔＮｏｖ．２０１６基于压电阻抗的隧道管片结构螺栓松动损伤识别试验艾德米１，１１１，２罗辉，朱宏平，王超（１．华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉４３００７４；２．湖北工业大学土木建筑与环境学院，湖北武汉４３００６８）摘要：基于压电阻抗（ＥＭＩ）的损伤检测技术应用于大型结构健康监测目前仍十分少见。本文通过试验研究了ＥＭＩ技术在大型隧道管片结构螺栓松动损伤检测中的有效性，探求了传感器的有效监测范

2、围。首先粘贴不同位置的压电传感器实测压电导纳频谱曲线，分析不同位置压电传感器量测的结构谐振峰值特征。通过设置连接管片的螺栓松动损伤，以传感器的导纳频谱变化规律定性识别该损伤，并通过计算损伤指标ＲＭＳＤ量化损伤，采用其变化率衡量传感器敏感度。研究表明压电传感器能有效捕捉螺栓松动损伤的发展，ＥＭＩ技术用于大型结构损伤检测是可行的；贴于螺栓上比贴于混凝土管片对损伤检测更为有效，随着损伤程度的增大，近距离传感器的损伤指标较远距离传感器变化更为明显，传感器敏感度与其同损伤的距离成反比例线性关系。关键词：隧道管片；压电阻抗（ＥＭＩ）；螺栓松动；损

3、伤识别中图分类号：ＴＵ３１７文献标识码：Ａ文章编号：２０９５-０９８５（２０１６）０６-００３９-０４ＥＭＩＢａｓｅｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎＴｕｎｎｅｌＳｅｇｍｅｎｔＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＢｏｌｔ-ｌｏｏｓｅｎｅｓｓＤａｍａｇｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎ１，１１１，２ＡＩＤｅ-ｍｉＬＵＯＨｕｉ，ＺＨＵＨｏｎｇ-ｐｉｎｇ，ＷＡＮＧＣｈａｏ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏ

4、ｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００６８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｉｍｐｅｄａｎｃｅ（ＥＭＩ）ｂａｓｅｄｄａｍａｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｌａｒｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｈａｓｎｏｔｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆＥ

5、ＭＩｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ（ＰＺＴ）ｓｅｎｓｏｒｆｏｒｌａｒｇｅｔｕｎｎｅｌｓｅｇｍｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｂｏｌｔｌｏｏｓｅｎｅｓｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．ＴｈｒｏｕｇｈｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｄｍｉｔｔａｎｃｅｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｈｅＰＺＴｓｅｎｓｏｒｓｉｎｓｔａｌｌｅｄｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｓ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｕｒｖｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎｒｅｓ

6、ｏｎａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｖａｒｉａｔｉｏｎｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆｔｈｅａｄｍｉｔｔａｎｃｅｓｐｅｃｔｒｕｍｗａｓｓｔｕｄｉｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｂｏｌｔｌｏｏｓｅｎｅｓｓｄａｍａｇｅｉｎｄｕｃｉｎｇｔｏｔｈｅｓｅｇｍｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｉｎｄｅｘＲＭＳＤｗａｓａｌｓｏｃａｌｃｕｌａｔｅｄｆｏｒｄａｍａｇｅｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｔｓ’ｒａｔｅｏｆｃｈａｎｇｅｗａｓａｌｓｏａｄｏｐｔｅｄｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｎｓｅｎｓｏｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ

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8、ｏｆｔｈｅｎｅａｒＰＺＴｓｅｎｏｒｖａｒｉｅｄｍｏｒｅｌａｒｇｅｌｙｔｈａｎｔｈｅｄｉｓｔａｎｔｏｎｅｓ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓｅｎｓｏｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｄｉｓｔａｎｃｅｗａｓｉｎｖｅ