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基于PZT阻抗法的钢结构桥梁高强螺栓损伤监测试验研究
| 论文题名： | 基于PZT阻抗法的钢结构桥梁高强螺栓损伤监测试验研究 |
| 关键词： | 压电陶瓷;压电阻抗法;高强螺栓;结构损伤监测;钢结构桥梁 |
| 摘要： | 近年来，钢结构桥梁以其具有良好的抗震性能，加工简易，运输方便，易于施工现场连接安装等优点得到了大力发展。而高强螺栓作为钢结构桥梁节点连接的主要连接方式之一，往往由于受疲劳荷载、振动冲击、强迫振动、恶劣环境等因素而出现松动或锈蚀损伤等现象，给结构安全可靠的运营造成了极为不利的影响。因此，对高强螺栓进行实时的损伤监测是必不可少的。故本文提出将压电阻抗技术应用于高强螺栓损伤监测中，主要研究结论如下: (1)在总结已有针对高强螺栓损伤检测技术和当前基于压电陶瓷的结构健康监测研究的基础上，阐述了压电阻抗法应用于结构健康监测的优点。对压电效应以及压电材料阻抗特性等理论进行了详细论述，并引入损伤指标对试验结果进行分析，为试验开展提供了必要的理论基础。 (2)针对钢结构桥梁中高强螺栓松动损伤问题，试验设计了对应两种不同螺栓型号的试件，将四个PZT传感器粘贴于预定位置，采集螺栓在不同损伤程度下的机电耦合导纳并计算损伤指标。试验结果表明，损伤状态下的机电耦合导纳曲线较健康状况下的出现明显左偏，且偏移量与螺栓松动个数正相关。损伤指标也随着松动的螺栓个数增加而增大，且导纳实部显示出损伤近距离敏感性。对导纳曲线和损伤指标的分析，可由导纳曲线的变化情况对结构螺栓松动损伤状态进行初步识别，再结合损伤指标可对结构高强螺栓松动个数做出准确的判断。 (3)对于钢结构桥梁中高强螺栓锈蚀损伤问题，试验首先对试件高强螺栓进行人工加速锈蚀，再分别采集不同锈蚀状态下的机电耦合导纳数据和质量并计算相应的损伤指标。试验结果表明，与健康状况下机电耦合导纳曲线相比，发生锈蚀损伤状态下的导纳曲线出现下移，且随着螺栓锈蚀天数的递增，下移也越来越大，而锈蚀过程中试件质量与锈蚀天数基本为线性关系。损伤指标随着锈蚀天数的增加而增大，导纳实部具有损伤近距离敏感性。试验验证了压电阻抗法对钢结构桥梁高强螺栓锈蚀损伤监测的可行性和有效性。 |
| 作者： | 唐超 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 蒋田勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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