利用PZT的CFRP鋼筋混凝土結構剝離損傷識別研究.pdf

1、在現實社會中，鋼筋混凝土結構建筑往往由于結構耐久性、化學腐蝕、承載力增加需求以及設計過程中的缺陷等原因需要進行一定程度的加固。碳纖維增強復合材料(CFRP)由于強度高、重量輕、適應面廣等特點，成為土木工程修復和加固工程中引人注目的替代材料。然而，只有保證CFRP材料和加固主體結構有了可靠的粘結，才能得到預期的加固效果。剝離破壞是CFRP加固結構時常見的破壞方式，一旦發(fā)生剝離破壞，預期的加固效果將受到影響，不僅造成了材料浪費，而且被加固結

2、構也存在安全隱患。本文重點利用壓電陶瓷智能材料與無損檢測(NDT)技術相結合的方法對剝離損傷進行識別，提前預防剝離破壞的發(fā)生。主要包括以下內容：
　　第一部分，利用壓電陶瓷對CFRP加固的混凝土柱的剝離損傷進行試驗研究，以確定損傷的位置和程度。將一組壓電陶瓷(如鎬鈦酸鉛，簡稱PZT)預埋在小體積混凝土中，制成“智能骨料”，并將其預埋在混凝土柱內的指定位置。柱表面進行CFRP加固處理并在指定位置設置模擬剝離損傷區(qū)域。將另一組PZT片

3、粘貼在具有人工剝離損傷處的表面。利用掃頻波對具有預先設定剝離區(qū)域的CFRP加固混凝土試件進行試驗，其中三個預埋的“智能骨料”作為作動器，表面粘貼的PZT作為傳感器。對接收到的檢測信號進行信號處理，利用Fourier頻譜分析與定義的兩個基于小波包分析的損傷指標進行計算，不但成功的對剝離區(qū)域損傷進行識別，而且定義的損傷指標對試件剝離損傷程度也表現了足夠的靈敏度。
　　第二部分，通過現代聲學時間反轉概念將導波傳播應用到碳纖維加固鋼筋混凝

4、土結構局部剝離損傷缺陷的識別中。為了有效描述剝離損傷，定義了兩個損傷指數：TR和SYM。利用粘貼在CFRP表面的PZT片產生和接收超聲導波，并對一個CFRP加固鋼筋混凝土梁進做了試驗。在CFRP加固的區(qū)域做了人工模擬的剝離損傷，通過選擇合適的窄帶波激勵信號和有效的信號處理，試驗結果表明了該方法的可行性，剝離損傷的位置和損傷程度都可以用這兩個損傷指數很好的表達。
　　第三部分，采用大型通用有限元分析軟件ANSYS11.0對本文所采用