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钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的诸多优点,造价较低,是目前土木工程结构设计中的首选形式,其应用范围非常广泛。钢筋混凝土是非均匀的、多孔的、多变的各向异性复合材料,它不仅有着复杂的结构,而且其性质的分散性极大。通过采集钢筋混凝土材料受力时产生的声发射信号,对材料在受力状态下的声发射现象进行实时监测,能了解材料因为受力而产生破坏的实时状态,对建筑结构的诊断、保养和维修起到重要作用。
将钢筋混凝土声发射过程的Kaiser效应应用于建筑结构中的受载历史的检测,一个很重要的前提是必须首先证明Kaiser效应是钢筋混凝土材料的固有特性,即Kaiser效应是普遍存在的、有效的。本文在总结国内外声发射Kaiser效应研究的基础上,进行了钢筋混凝土梁破坏过程Kaiser效应试验研究。通过对加载过程中声发射计数的分析,证实了钢筋混凝土材料在加载过程中声发射Kaiser效应和Felicity效应的存在性。在每一轮加载过程的声发射计数累加的自然对数与荷载值关系曲线上,选取Kaiser点附近的荷载值进行三次曲线拟合,确定每一轮的Kaiser点荷载,计算出每一轮的声发射技术参数Felicity比。通过描绘每一轮加载过程的Felicity比与相对荷载水平的关系曲线,分析了声发射技术参数Felicity比随相对荷载水平的变化趋势。
影响声发射技术重要参数Felicity比的因素有很多,尤其是试验中的加载速率和卸载速率更为显著。本文根据现有的实验条件,对三批相同试验条件下制作的试件按不同的加载速率0.5kN/s、2kN/s、5kN/s进行声发射试验研究。将不同加载速率条件下的Felicity比随荷载水平变化趋势的曲线进行比较分析,研究加载速率对声发射技术的重要参数Felicity比的影响。本文研究的主要结论如下:
1.钢筋混凝土在往复循环加载中存在明显的Kaiser效应,其存在性是钢筋混凝土材料破坏过程不可逆的结果。
2.Felicity比是对材料声发射过程不可逆程度更为详细的描述。钢筋混凝土破坏过程中,Felicity比随相对荷载水平的变化规律具有一致性,即随着相对荷载水平的提高而单调下降。当达到较高的应力水平后,Felicity比迅速下降,Kaiser效应衰退,表现为Felicity效应:Felicity比可反映材料原先所受损伤的严重程度,应用Kaiser效应与Felicity效应可评价钢筋混凝土构件在加卸载过程中的损伤劣化水平。
3.在50%极限荷载的范围内,应用Kaiser效应评价钢筋混凝土结构曾受过的最大荷载还是可行的。
4.加载速率的大小对同一荷载水平下的FR(荷载)有明显的影响。加载速率变大,同一荷载水平下的FR(荷载)值变大。