PZT智能钢筋混凝土结构中裂缝损伤的研究
发布时间：2022-11-06 18:38
钢筋混凝土结构是当今最为普遍使用的建筑结构形式,其结构的可靠性、安全性以及稳定性对国民经济的健康发展和保障社会公共财产安全至关重要,因此使用一种手段对建筑结构进行安全监测具有重大意义。国内外近年来对PZT结构健康监测理论有着不断深入的研究,且把PZT压电陶瓷应用于智能钢筋监测网络中对结构损伤形式的健康监测日益成为研究主流,目标把该技术研究成果应用于大型土木工程结构中。之前研究中了利用导向波和PZT对智能钢筋系统中混凝土脱粘损伤的这一损伤形式进行了监测,得到了智能钢筋系统中输出信号和脱粘尺寸的指数关系,同时借助有限元软件ANSYS和实验对混凝土中导向波的传播方式进行了深入研究,探讨了智能钢筋系统对混凝土单条和多条裂缝损伤的探伤机理,为本实验提供了基础理论和研究方法,同时也为智能钢筋网络系统和实践应用提供了基础的理论支持。本文基于以上研究,通过实验和模拟的方法继续对钢筋混凝土构件的裂缝损伤进行研究和探讨,尤其研究了钢筋混凝土柱形梁中斜裂缝对信号传递的影响,以及钢筋混凝土十字交叉梁中预制斜裂缝对信号传递的影响,本次研究主要工作包括以下几个方面:（1）介绍了近年来建筑结构监测领域研究的一些趋势...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 结构健康监测及研究现状
1.2.1 结构健康监测技术
1.2.2 压电陶瓷(PZT)结构健康监测技术介绍以及研究现状
1.3 论文主要内容
1.3.1 前期研究
1.3.2 本文研究内容及创新点
第二章 PZT的结构健康监测技术的理论研究
2.1 引言
2.2 压电材料基本特性
2.2.1 压电材料和压电参数
2.2.2 压电效应
2.2.3 压电方程
2.3 主动监测系统的两种方法
2.3.1 压电阻抗法(EMI)
2.3.2 导向应力波法(GW)
2.4 应用导向应力波进行PZT建筑结构监测的机理
2.5 损伤指数
2.6 本章小结
第三章 关于混凝土柱形梁中斜裂缝监测技术实验和模拟
3.1 前言
3.2 应力波透过钢筋混凝土中裂缝传递时的作用机理
3.3 混凝土柱形梁中斜裂缝的实验设计方案
3.3.1 混凝土柱形梁斜裂缝实验装置
3.3.2 混凝土柱形梁斜裂缝实验监测系统
3.4 混凝土柱形梁的单个斜裂缝的实验研究
3.4.1 实验设置
3.4.2 实验结果
3.5 混凝土柱形梁的单个斜裂缝的数值模拟
3.5.1 有限元软件介绍
3.5.2 模拟参数设置和模拟结果
3.5.3 模拟结果分析
3.6 本章小结
第四章 关于混凝土十字交叉梁中斜裂缝监测技术实验研究
4.1 前言
4.2 实验方案设计
4.2.1 实验材料组成
4.2.2 预制斜裂缝和探测通路简介
4.3 第一类通路实验结果和分析
4.3.1 第一类通路实验结果
4.3.2 第一类通路实验分析
4.4 第二类通路实验结果和分析
4.4.1 第二类通路实验结果
4.4.2 第二类通路实验分析
4.5 本章小结
第五章 运用PZT智能钢筋网络对混凝土裂缝损伤进行测定
5.1 前言
5.2 裂缝损伤的存在性和定位研究
5.2.1 探测装置和装置工作机理
5.2.2 裂缝存在性的监测原理
5.2.3 裂缝损伤的定位研究
5.3 裂缝损伤的程度的定量研究
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 后续研究工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于智能钢筋网络的结构健康监测[J]. 殷栎淮,吴凡. 低温建筑技术. 2017(03)
[2]基于导向波的无砟轨道砂浆层脱空损伤监测的研究探讨[J]. 宋宁宁,吴凡. 四川建筑科学研究. 2016(06)
[3]基于PZT网络的混凝土梁裂缝检测实验[J]. 宋宁宁,吴凡. 实验室研究与探索. 2016(06)
[4]基于机电阻抗法的桁架结构加载状况监测[J]. 刘增华,张龙,何存富,吴斌. 北京工业大学学报. 2015(08)
[5]钢筋与水泥基材料粘结性能的超声波评估方法[J]. 杨镇,田玉滨,陈省吾,万宗帅,周鹏. 哈尔滨工业大学学报. 2015(06)
[6]环境温度变化压电智能骨料信号稳定性试验研究[J]. 阎石,孙昊鹏,孙威,陈佳,马浩焱. 压电与声光. 2015(01)
[7]用于混凝土结构探伤的PZT型钢筋的数值模拟[J]. 衣娟,吴凡. 哈尔滨工程大学学报. 2015(02)
[8]基于压电阻抗的混凝土裂缝深度发展定量研究[J]. 蔡金标,李忠良,楼旦丰,陈双聪,张燕青. 压电与声光. 2014(01)
[9]基于压电波动法的混凝土裂缝损伤监测技术[J]. 孙威,阎石,焦莉,宋钢兵. 工程力学. 2013(S1)
[10]利用压电智能骨料的钢管混凝土柱密实性检测试验[J]. 綦宝晖,阎石,刘福学,何彬彬,付锦治. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2012(03)
博士论文
[1]利用压电陶瓷的智能混凝土结构健康监测技术[D]. 孙威.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]结合显式与隐式算法的PZT型智能钢筋损伤监测的三维数值模拟[D]. 李万筠.上海交通大学 2015
[2]基于瞬态超声导向波的PZT型钢筋混凝土梁的数值模拟[D]. 衣娟.上海交通大学 2014
[3]基于压电智能骨料的混凝土结构损伤主动监测方法[D]. 姜海川.大连理工大学 2013
[4]结构健康监测中的压电传感技术研究[D]. 孙艾薇.中南大学 2010
[5]结构损伤检测PZT阻抗法的理论与试验研究[D]. 徐茂华.华中科技大学 2005
本文编号：3704016
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 结构健康监测及研究现状
1.2.1 结构健康监测技术
1.2.2 压电陶瓷(PZT)结构健康监测技术介绍以及研究现状
1.3 论文主要内容
1.3.1 前期研究
1.3.2 本文研究内容及创新点
第二章 PZT的结构健康监测技术的理论研究
2.1 引言
2.2 压电材料基本特性
2.2.1 压电材料和压电参数
2.2.2 压电效应
2.2.3 压电方程
2.3 主动监测系统的两种方法
2.3.1 压电阻抗法(EMI)
2.3.2 导向应力波法(GW)
2.4 应用导向应力波进行PZT建筑结构监测的机理
2.5 损伤指数
2.6 本章小结
第三章 关于混凝土柱形梁中斜裂缝监测技术实验和模拟
3.1 前言
3.2 应力波透过钢筋混凝土中裂缝传递时的作用机理
3.3 混凝土柱形梁中斜裂缝的实验设计方案
3.3.1 混凝土柱形梁斜裂缝实验装置
3.3.2 混凝土柱形梁斜裂缝实验监测系统
3.4 混凝土柱形梁的单个斜裂缝的实验研究
3.4.1 实验设置
3.4.2 实验结果
3.5 混凝土柱形梁的单个斜裂缝的数值模拟
3.5.1 有限元软件介绍
3.5.2 模拟参数设置和模拟结果
3.5.3 模拟结果分析
3.6 本章小结
第四章 关于混凝土十字交叉梁中斜裂缝监测技术实验研究
4.1 前言
4.2 实验方案设计
4.2.1 实验材料组成
4.2.2 预制斜裂缝和探测通路简介
4.3 第一类通路实验结果和分析
4.3.1 第一类通路实验结果
4.3.2 第一类通路实验分析
4.4 第二类通路实验结果和分析
4.4.1 第二类通路实验结果
4.4.2 第二类通路实验分析
4.5 本章小结
第五章 运用PZT智能钢筋网络对混凝土裂缝损伤进行测定
5.1 前言
5.2 裂缝损伤的存在性和定位研究
5.2.1 探测装置和装置工作机理
5.2.2 裂缝存在性的监测原理
5.2.3 裂缝损伤的定位研究
5.3 裂缝损伤的程度的定量研究
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 后续研究工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于智能钢筋网络的结构健康监测[J]. 殷栎淮,吴凡. 低温建筑技术. 2017(03)
[2]基于导向波的无砟轨道砂浆层脱空损伤监测的研究探讨[J]. 宋宁宁,吴凡. 四川建筑科学研究. 2016(06)
[3]基于PZT网络的混凝土梁裂缝检测实验[J]. 宋宁宁,吴凡. 实验室研究与探索. 2016(06)
[4]基于机电阻抗法的桁架结构加载状况监测[J]. 刘增华,张龙,何存富,吴斌. 北京工业大学学报. 2015(08)
[5]钢筋与水泥基材料粘结性能的超声波评估方法[J]. 杨镇,田玉滨,陈省吾,万宗帅,周鹏. 哈尔滨工业大学学报. 2015(06)
[6]环境温度变化压电智能骨料信号稳定性试验研究[J]. 阎石,孙昊鹏,孙威,陈佳,马浩焱. 压电与声光. 2015(01)
[7]用于混凝土结构探伤的PZT型钢筋的数值模拟[J]. 衣娟,吴凡. 哈尔滨工程大学学报. 2015(02)
[8]基于压电阻抗的混凝土裂缝深度发展定量研究[J]. 蔡金标,李忠良,楼旦丰,陈双聪,张燕青. 压电与声光. 2014(01)
[9]基于压电波动法的混凝土裂缝损伤监测技术[J]. 孙威,阎石,焦莉,宋钢兵. 工程力学. 2013(S1)
[10]利用压电智能骨料的钢管混凝土柱密实性检测试验[J]. 綦宝晖,阎石,刘福学,何彬彬,付锦治. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2012(03)
博士论文
[1]利用压电陶瓷的智能混凝土结构健康监测技术[D]. 孙威.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]结合显式与隐式算法的PZT型智能钢筋损伤监测的三维数值模拟[D]. 李万筠.上海交通大学 2015
[2]基于瞬态超声导向波的PZT型钢筋混凝土梁的数值模拟[D]. 衣娟.上海交通大学 2014
[3]基于压电智能骨料的混凝土结构损伤主动监测方法[D]. 姜海川.大连理工大学 2013
[4]结构健康监测中的压电传感技术研究[D]. 孙艾薇.中南大学 2010
[5]结构损伤检测PZT阻抗法的理论与试验研究[D]. 徐茂华.华中科技大学 2005
本文编号：3704016
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