基于阵列布置PZT的钢筒混凝土管道损伤监测与评估数值模拟

齐宝欣,武 一,任庆新

(1.沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁 沈阳 110168；2.北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124；3.大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁 大连 116024)

钢筒混凝土管道因具有良好的力学特点，已经广泛应用于实际工程中。然而由于管道工作过久或者维护不善等原因，钢筒混凝土管道时常会带裂缝工作，这种带裂缝的损伤状态会影响管道的正常使用，所以对钢筒混凝土管道的损伤检测变得尤为重要。

压电陶瓷片(Piezoceramic Transducer,PZT)具有稳定的压电效应，在土木工程领域常被用作结构健康监测中的传感器和作动器[1]。G.B.Song[2]将PZT制作成压电智能骨料(Smart Aggregate)，用于混凝土裂缝损伤监测、混凝土龄期强度监测和钢与混凝土组合结构的截面剥离检测等研究中，并得到了很好的损伤识别效果。孙威[3-4]利用压电智能骨料传感器针对混凝土裂缝损伤，提出一种基于压电波动法的裂缝损伤程度判别方法，揭示了裂缝损伤的发展趋势。此外，PZT还可以激发出瑞利波和纵波对混凝土表面裂缝和内部裂缝损伤进行监测[5-7]。

目前土木工程领域对混凝土裂缝损伤监测采用的无损检测技术主要包括声发射技术、波动法、阻抗法等方法[8-9]。其中基于压电传感技术的管道损伤监测主要集中在钢管和具有外包层的钢管损伤监测领域[10-13]，而对混凝土管道，尤其是钢筒混凝土管道的损伤监测研究成果很少。基于此，笔者将对含有缺陷的钢筒混凝土管道采用压电陶瓷片进行超声导波监测。……