基于表面压电波动测量的钢管砼剥离检测试验研究

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1、学校代号10532学号S150100079分类号TU398+.9密级公开硕士学位论文基于表面压电波动测量的钢管砼剥离检测试验研究学位申请人姓名杨映泉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2018年05月日学校代号：10532学号：S150100079密级：公开湖南大学硕士学位论文基于表面压电波动测量的钢管砼剥离检测试验研究学位申请人姓名：杨映泉导师姓名及职称：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：2018年05月日论文答辩日期：2018年05月日答辩委员会主席：李正农教授Experimentalstudyon

2、interfacedebondingdetectionforarectangularconcrete-filledsteeltubularusingsurfacewavemeasurementfromPZTpatchesbyYANGYingquanB.E.(HunanAgriculturalUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUni

3、versitySupervisorProfessorXUBinMay,2018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。除了文中特别加以标注引用的内容外，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，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月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门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文

4、的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、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、不保密□√。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I基于表面压电波动测量的钢管砼剥离检测试验研究摘要钢管砼结构充分发挥混凝土与钢两种材料的特性，具有优越的力学性能，在大型桥梁和超高层建筑结构中作为重要的竖向或轴向受力构件得到广泛应用。但在钢管砼结构施工中，由于受混凝土浇筑时不均匀的温度场以及浇筑后混凝土徐变收缩等因素影响，钢管内壁与内部核心混凝土之间界面可能出现剥离缺陷，从而削弱钢管砼结构的承载力等力

5、学性能，造成安全隐患。因此，研究钢管砼结构界面剥离缺陷的无损检测方法具有重要意义。相对比传统无损检测方法，压电智能材料具有集驱动传感一身、响应快、灵敏度高、频响范围宽等优点，为工程结构无损检测提供了新思路。由于钢管砼结构的界面剥离缺陷损伤不易察觉，且无法直接通过视觉等方式直接进行判断，因此增大了对其进行无损检测的难度。本文在前人学者研究的基础上，针对钢管砼结构管壁界面剥离检测问题，提出了在构件钢管同一面外贴压电陶瓷片进行压电表面波驱动与测量进而识别界面缺陷的方法，在实验室设计和制作了一组带界面剥离缺陷的缩尺矩形钢管砼柱构件，进行了界面剥离缺陷检测试验研究，验证了所提出方法的可行性，并

6、进行了工程应用研究。该方法解决了现有钢管砼结构中无法预埋嵌入式智能骨料的问题。本文相关工作如下：（1）在回顾相关研究的基础上，详细介绍了在构件钢管同一面外贴压电陶瓷片进行压电表面波激励与测量的界面缺陷识别方法的原理，介绍了试验中使用的外贴式压电传感器和嵌入式压电智能骨料的制作过程，对嵌入式压电智能骨料进行了归一化性能标定，减少后续试验数据的离散性。（2）设计和制作了一组带界面剥离缺陷的缩尺矩形钢管砼柱构件，布置外贴式压电传感器、嵌入式压电智能骨料和人工模拟界面剥离缺陷，采用本文所提的在构件钢管同一面外贴压电陶瓷片进行压电表面波测量识别界面缺陷的方法，对健康工况和不同损伤程度工况下的采

7、集的信号进行了频域分析，定义了界面损伤指标和标准差指标。验证了基于表面压电波动测量对钢管砼结构界面剥离损伤识别的有效性。（3）采用本文所提的在构件钢管同一面外贴压电陶瓷片进行压电表面波激励与测量的界面缺陷识别方法，对一在建的超高层组合结构建筑的钢管混凝土外框柱的混凝土浇筑质量进行检测，通过分析计算得到界面损伤指标和标准差指标。数据结果证明：外框架钢管混凝土柱界面损伤指标处于合理范围，标准差指标数值较小，整体均小于1%，外框架钢管混凝土柱的钢管壁与内部混凝土