钢管混凝土结构由于其施工方便、抗震性能好、承载力高、经济效益好等优点广泛应用于大型结构中。钢管混凝土结构在服役期间,除了承受自身重力形式的静力荷载,还不可避免的受到其他荷载的作用,如冲击荷载,地震荷载,风荷载等,这些突发性的动荷载可能会对建筑结构造成较大的危害,甚至破坏。因此,研制一种能监测混凝土内部时变应力的智能传感器,基于细观层次研究钢管混凝土结构动力灾变过程,对提高结构防灾减灾能力具有十分重要的意义。PVDF压电薄膜具有良好的压电特性、频响宽、动态范围大、灵敏度高、响应速度快、能耗低、价格低廉且易加工等特点,在土木工程领域得到了广泛地研究,具有十分广阔的应用前景。本文基于其压电特性,研制了一种高强度PVDF压电传感器,用于监测冲击荷载作用下钢管混凝土柱内部时变应力。其具体的工作内容主要包括以下几个方面:(1)结合现有压电材料特点,研制出一种能承受较高应力的PVDF压电传感器,利用落锤式冲击试验机对PVDF压电传感器的灵敏度进行标定。(2)将研制的PVDF压电传感器植入钢管混凝土柱内部,监测冲击荷载作用下混凝土内部时变应力,提出基于压电智能材料的钢管混凝土柱局部应力监测方法;同时,根据柱内混凝土的弹塑性应力发展过程,分析混凝土时变应力与试件强度、刚度性能退化的关系,揭示混凝土应力演化特征和规律。(3)利用有限元软件ABAQUS对冲击荷载作用下钢管混凝土柱的动力性能进行数值模拟。基于前人提出的钢管核心混凝土单轴应力-应变关系,采用ABAQUS中自带的混凝土塑性损伤模型,考虑应变率、材料非线性以及混凝土开裂效应等因素,模拟结构在冲击荷载下的损伤发展过程和性能演化规律。将数值模拟结果与试验结果进行对比,验证有限元模型的正确性,分析和揭示钢管混凝土柱的动力灾变过程。(4)根据钢管混凝土构件在不同强度冲击荷载作用下的冲击力时程曲线,分析冲击力最大值、冲击力作用时间随冲击能量的变化规律。将数值模拟得到的冲击力最大值与试验结果进行对比,分析不同参数情况下,冲击力最大值变化规律,在基于静承载力计算方法的基础上,提出圆形、矩形钢管混凝土柱在冲击荷载作用下冲击力最大值的计算方法。