大坝振动台模型试验的损伤检测方法研究

发布时间：2017-05-21 20:10

  本文关键词：大坝振动台模型试验的损伤检测方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：一大批在建和拟建的高混凝土拱坝,都坐落在我国的云贵川和西藏等地区,但是我国的大部分高烈度地震都发生在这些地区。如果这些位于大江大河中上游的高拱坝发生事故,就必将会对下游地区产生难以估量的灾难和损失,因此高混凝土坝在强震作用下健康检测和损伤发展分析成为我国水利工程建设的关键技术问题。目前研究比较广泛的高拱坝模型动力破坏实验是研究高拱坝在地震作用下的破坏机理和抗震安全性极其重要的研究方法之一。压电陶瓷由于具有响应快、线性相关性好、价格低廉、频响范围宽及良好的正逆压电效应等优良特点,使其具有良好的驱动、传感功能,特别是压电陶瓷良好的埋入性能令其尤其适合混凝土结构内部损伤的探测。正是因为这些特点,压电陶瓷传感器被广泛用于土木结构工程领域的健康检测研究。虽然在高拱坝动力模型实验中,曾有利用基于压电陶瓷传感器的阻抗法检测模型的损伤,但是在利用基于压电陶瓷的应力检测和波动法健康检测方面还是空白。本文通过一系列试验,对高拱坝仿真混凝土模型利用压电陶瓷传感器进行应力和损伤检测,简要做出以下工作：把若干个压电陶瓷传感器浇筑到两个仿真混凝土梁内部两端的特定位置上,每根仿真混凝土梁模拟损伤的方式不同,一根采用人工切缝方式模拟宏观损伤,另一根采用三点弯的方法来模拟微观损伤。实验过程中,位于混凝土梁内部一端的压电传感器激发特定应力波,同时另一端的压电传感器接收应力波,采用压电波动法对混凝土梁进行扫描。把接收到的结构损伤数据在时域、频域内进行分析,同时对于这些数据也利用小波包的方法进行分析。实验结果表明利用压电波动法不仅可以检测出仿真混凝土结构的宏观和微观损伤,同时还可以有效的反映结构的损伤状态。利用电液伺服试验机对压电陶瓷传感器进行动应力标定实验,对实验数据进行线性拟合,计算出压电陶瓷传感器对动应力的灵敏度。研究发现,试验机加载曲线和压电陶瓷传感器输出曲线的线性相关度非常高,不同应变率下的灵敏度系数非常稳定,可以用于大坝模型的动应力检测。最后把压电传感器布置在高拱坝仿真混凝土模型拱顶内部的特定位置上,同时在大坝模型拱冠顶部的中轴线位置上布置加速度传感器,在动力模型试验工程中采集应力、损伤和加速度数据,并记录模型的裂缝发展情况。对采集到的损伤数据在时域、频域和小波包分析,并和应力。加速度肉眼观测的裂缝发展进行对比,结果发现应力和损伤数据变化对结构的损伤更敏感,能够更早的检测出结构的损伤及其出现的位置。
【关键词】：压电陶瓷传感器 仿真混凝土 拱坝 动力模型实验
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV642.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究意义10-11
• 1.3 研究现状11-18
• 1.3.1 大坝模型损伤检测国内外研究现状11-13
• 1.3.2 压电材料基本理论13-15
• 1.3.3 压电传感器基本理论15-16
• 1.3.4 利用压电传感器的主动损伤检测国内外研究现状16-17
• 1.3.5 利用压电传感器的被动损伤检测国内外研究现状17-18
• 1.4 论文主要工作18-19
• 2 基于压电传感器的结构损伤主动探测方法19-42
• 2.1 主动损伤探测原理19-20
• 2.2 损伤信号分析方法20-24
• 2.3 混凝土梁损伤检测试验24-40
• 2.3.1 试验目的24-25
• 2.3.2 试验设备及数据采集设备25-26
• 2.3.3 试件制作与实验方案26-30
• 2.3.4 实验结果分析30-40
• 2.4 本章小结40-42
• 3 基于压电传感器的结构内部应力被动监测方法42-50
• 3.1 被动损伤监测原理42-43
• 3.2 压电传感器应力标定实验43-49
• 3.2.1 试验目的43
• 3.2.2 实验设备及数据采集系统43-44
• 3.2.3 试件与加载方案44-47
• 3.2.4 灵敏度系数标定47-49
• 3.3 本章小结49-50
• 4 高拱坝振动台模型试验50-62
• 4.1 实验目的50
• 4.2 实验设备及数据采集设备50-51
• 4.3 模型与加载方案51-52
• 4.4 实验结果分析52-60
• 4.5 本章小结60-62
• 结论62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李干荣;流溪河小幨水电站拱X閩Pi四Ｐ蛫f歐与应力分析[J];水力发电;1958年15期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杨晓明;土木工程结构的性能监测系统与损伤识别方法研究[D];天津大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 申耀国;基于阻抗的混凝土结构损伤评估方法研究[D];大连理工大学;2012年

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本文编号：384691