管状压电陶瓷传感器工作机理及在非对称十字形配钢SRC矩形截面柱损伤监测中的应用

摘要：

为解决传统片状压电陶瓷传感器安装困难和仅能监测试件一维损伤, 易受应力波发射角度和接收角度影响的问题, 突破球状压电陶瓷传感器不易封装和安装的局限, 研发了管状压电陶瓷传感器, 实现传感器快速安装和试件损伤二维监测. 建立管状压电陶瓷传感器的力学模型, 揭示其沿径向发射和接收应力波的工作机理, 并应用于非对称十字形配钢型钢混凝土 (steel reinforced concrete, SRC) 矩形截面柱的损伤监测. 提出小波包能量谱均方根损伤指标, 对柱两个平面方向的损伤进行诊断和评估. 研究结果表明: 管状压电陶瓷传感器安装方便, 对捕捉低周往复荷载下混凝土损伤具有较高的灵敏度; 基于管状压电陶瓷传感技术的结构内部损伤监测和评估方法能较精确地实现试件损伤量化分析; 非对称十字形配钢型钢混凝土矩形截面柱的型钢内缩侧混凝土损伤大于另一侧, 在相同含钢率下增大轴压比使柱承载力提高, 延性降低, 耗能能力减弱, 混凝土损伤加剧.