基于局部定量自激励的钢管混凝土拱肋界面脱空实时监测与损伤识别

钢管混凝土拱肋混凝土和钢管的界面脱空降低拱桥的承载力，而界面脱空无法通过外观检查确定其损伤位置和程度，潜在危险大。针对现役几百座钢管混凝土拱桥尚无有效界面脱空监测技术的现状，本项目在当前的振动测试理论基础上，首先提出以界面脱空处的钢管局部振动为对象，采用振动测试方法，通过理论推导、数值分析与试验技术结合，研究基于局部定量激励的钢管混凝土拱肋界面脱空实时监测技术；然后研究基于表面波振动响应的界面脱空损伤识别理论，揭示基于分布式加速度传感器列阵波谱信号与脱空范围映射关系的规律；再研制基于远程控制的局部定量自激励装置以实现待测区域局部自激励；最后，建立钢管混凝土拱肋界面脱空实时监测实验室模型集成系统，综合检验本项目提出的理论方法和工艺。解决现役钢管混凝土拱肋界面脱空实时监测的关键难题，为界面脱空的发生机理研究、现役钢管混凝土拱桥承载力评定与寿命评估研究及工程应用提供理论与技术支撑。

钢管混凝土拱肋混凝土和钢管的界面脱空降低拱桥的承载力，而界面脱空无法通过外观检查确定其损伤位置和程度，潜在危险大。针对现役几百座钢管混凝土拱桥尚无有效界面脱空监测技术的现状，本项目提出了两项脱空监测方法，通过数值分析与试验技术相结合进行深入研究。首先基于振动测试理论，提出以界面脱空处的钢管局部振动为研究对象，研究基于局部定量自激励的钢管混凝土拱肋界面脱空实时监测技术；研究基于表面波振动响应的界面脱空损伤识别理论，建立了加速度传感器列阵信号与脱空的映射关系；建立了钢管混凝土界面脱空实时监测实验室模型集成系统。再基于传热学理论，研究通过在钢管表面主动加热，由钢管表面温度的差异来确定界面脱空边界及其深度的监测技术。研究成果可解决现役钢管混凝土拱肋界面脱空实时监测的关键难题，为界面脱空的发生机理研究、现役钢管混凝土拱桥承载力评定与寿命评估研究及工程应用提供理论与技术支撑。