型钢-混凝土结构界面的损伤监测试验研究

发布时间：2021-01-28 14:30

　　型钢-混凝土结构连接界面的损伤监测具有重要实际意义。本文提出一种基于压电智能材料的型钢-混凝土结构界面损伤主动传感监测方法。在型钢上翼缘下表面连接件附近粘贴6套锆钛酸铅（Lead Zirconate Titanate, PZT）压电陶瓷片作为发射应力波的驱动器,并在翼缘板内对应位置处布设7个智能骨料传感器以采集经由损伤界面传来的响应信号。通过依次松动型钢-混凝土结构试件中对称布置的四颗螺栓,模拟连接界面的损伤状况,再对上述损伤状况下响应信号进行时域、频域以及小波包能量的对比分析。由试验结果分析可知,时域信号幅值、频域信号幅值以及小波包能量幅值都随着损伤状况的加剧出现了明显的降低,这主要是由于螺栓松动导致型钢与混凝土实际接触面积的减小,阻挡了应力波的传播。试验结果表明基于压电陶瓷的主动传感监测方法能够有效地监测和评价型钢-混凝土结构界面的损伤状况。 

【文章来源】：实验力学. 2020,35(04)北大核心

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

试验监测原理图

本试验设计了一个由高强螺栓剪力键连接混凝土翼缘板和工字钢组成的型钢-混凝土结构。该结构以圆形的PZT-5H型压电陶瓷片作为驱动器,压电智能骨料作为传感器。为了研究剪力连接件造成的型钢-混凝土结构界面的损伤,所有压电陶瓷传感器均为对称布置,其中6个压电陶瓷片布置在钢梁翼缘板下表面的两侧,7个智能骨料布设在混凝土翼缘板中的指定位置,试件尺寸以及智能材料布置如图2和图3所示。混凝土翼缘板的长、宽、高分别为300mm、300mm、120mm。试件混凝土翼缘板采用人工搅拌混凝土,混凝土标号为C25,混凝土轴心抗压强度fc=11.9MPa,弹性模量E=2.8×104MPa。钢梁采用Q235钢,型号为20a,屈服强度f=215MPa,弹性模量E=2.0×105MPa。该试件共布置4个型号为M12的高强螺栓连接件,剪力连接件在工字钢梁两侧翼缘成对设置,布置间距为150mm。为了使型钢-混凝土结构中的螺栓剪力键与混凝土翼缘板连接更紧密,同时通过模拟螺栓松动达到界面损伤的目的,在工字钢翼缘两侧的混凝土构件内设置高度为50mm的钢套筒,该钢套筒内部带有螺纹。图3 螺栓及压电材料在型钢-混凝土结构中的布置图

螺栓及压电材料在型钢-混凝土结构中的布置图

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本文编号：3005157