從土木工程實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn),裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)最主要的病害之一。而裂縫的出現(xiàn)會對主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響,如導(dǎo)致結(jié)構(gòu)表面混凝土剝離、加速鋼筋腐蝕、降低承載力等,進(jìn)而威脅到結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性。如果不及時掌握結(jié)構(gòu)中裂縫的開展情況,不僅影響其正常使用,同時存在安全隱患,一旦發(fā)生事故,將可能造成不可逆轉(zhuǎn)的重大損失。但是,目前現(xiàn)有的監(jiān)測方法只能定性地識別結(jié)構(gòu)中是否出現(xiàn)裂縫,而無法實(shí)現(xiàn)其定量監(jiān)測,更無法基于定量監(jiān)測結(jié)果評定結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)。在此背景下,本課題將開展如下研究:（1）基于混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件梁設(shè)計了三點(diǎn)受彎工況理想試驗(yàn),通過搭建的加載系統(tǒng),研究裂縫演化形式及試件破壞過程,發(fā)現(xiàn)試件最終呈現(xiàn)出兩種裂縫形式,即跨中垂直裂縫和支座處斜裂縫;同時,利用有限元軟件ABAQUS建立了相應(yīng)的數(shù)值分析模型,提出了單元損傷判定準(zhǔn)則,并以此為依據(jù)分析了相同工況下模型中的裂縫損傷情況,發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)和仿真的裂縫在形式上具有高度的一致性,說明采用的仿真方法能夠有效地模擬試驗(yàn)中設(shè)定的工況,且在后續(xù)研究中可參考該對比分析結(jié)果設(shè)置人工裂縫。（2）在批量混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件中分別預(yù)置了不同尺寸的跨中垂直裂縫和支座處斜裂縫,根據(jù)設(shè)計的混凝裂縫的壓... 

【文章來源】：中國地震局地震研究所湖北省

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
作者簡介
中文摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景與研究意義
        1.1.1 選題背景
        1.1.2 課題研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題
        1.2.1 壓電傳感技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 目前存在的問題
    1.3 本文主要研究內(nèi)容與研究思路
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究思路
第二章 壓電主動傳感理論與方法
    2.1 引言
    2.2 壓電材料的介紹
        2.2.1 壓電材料
        2.2.2 壓電效應(yīng)
        2.2.3 壓電材料的性能參數(shù)
        2.2.4 壓電方程
    2.3 壓電主動傳感理論
    2.4 數(shù)據(jù)處理與分析
        2.4.1 小波包能量分析方法
        2.4.2 數(shù)值歸一化方法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫演化形式研究
    3.1 引言
    3.2 混凝土梁三點(diǎn)受彎加載的試驗(yàn)研究
        3.2.1 混凝土配筋試件的制備
        3.2.2 混凝土梁三點(diǎn)受彎加載試驗(yàn)系統(tǒng)
        3.2.3 加載過程
        3.2.4 試驗(yàn)結(jié)果
    3.3 混凝土梁三點(diǎn)受彎加載的數(shù)值模擬
        3.3.1 ABAQUS介紹
        3.3.2 建立混凝土配筋梁模型
        3.3.3 混凝土本構(gòu)模型及單元損傷判定
        3.3.4 定義邊界條件及施加荷載
        3.3.5 靜力分析步設(shè)置
        3.3.6 模型網(wǎng)格劃分
        3.3.7 仿真結(jié)果
    3.4 裂縫演化形式對比分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的壓電主動傳感定量監(jiān)測試驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 混凝土無筋試件的制備
    4.3 混凝土裂縫的壓電主動傳感監(jiān)測系統(tǒng)
        4.3.1 混凝土裂縫對應(yīng)力波的衰減機(jī)理
        4.3.2 試驗(yàn)儀器及傳感器
        4.3.3 監(jiān)測系統(tǒng)的搭建
    4.4 試驗(yàn)過程
    4.5 試驗(yàn)結(jié)果
        4.5.1 跨中垂直裂縫工況試驗(yàn)監(jiān)測結(jié)果
        4.5.2 支座處斜裂縫工況試驗(yàn)監(jiān)測結(jié)果
    4.6 基于試驗(yàn)研究的裂縫參數(shù)定量區(qū)間分析
        4.6.1 跨中垂直裂縫工況試驗(yàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
        4.6.2 支座處斜裂縫工況試驗(yàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
    4.7 本章小結(jié)
第五章 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的壓電主動傳感定量監(jiān)測仿真研究
    5.1 引言
    5.2 壓電-預(yù)置裂縫混凝土梁機(jī)電耦合仿真
        5.2.1 建立有限元模型
        5.2.2 模型材料參數(shù)
        5.2.3 激勵信號
        5.2.4 分析步及增量步的設(shè)置
        5.2.5 網(wǎng)格劃分原則
    5.3 仿真過程
    5.4 仿真結(jié)果
        5.4.1 應(yīng)力波在含裂縫混凝土內(nèi)部的傳播機(jī)理
        5.4.2 跨中垂直裂縫工況仿真監(jiān)測結(jié)果
        5.4.3 支座處斜裂縫工況仿真監(jiān)測結(jié)果
    5.5 基于仿真研究的裂縫定量區(qū)間分析
        5.5.1 跨中垂直裂縫工況仿真監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
        5.5.2 支座處斜裂縫工況仿真監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
    5.6 試驗(yàn)與仿真的裂縫參數(shù)定量區(qū)間對比
    5.7 本章小結(jié)
第六章 混凝土結(jié)構(gòu)的健康狀況評定
    6.1 引言
    6.2 損傷評定方法的建立
        6.2.1 建立基于信號能量值衰減的損傷程度評定方法
        6.2.2 建立基于裂縫參數(shù)定量區(qū)間的損傷程度評定方法
    6.3 健康狀況評定
    6.4 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于瑞利波法對混凝土表面裂縫檢測的數(shù)值研究[J]. 杜文衛(wèi),江剛,朱彬占,周小平,原志杰,李金鑫.  土木建筑與環(huán)境工程. 2018(04)
[2]基于壓電傳感器的混凝土損傷檢測數(shù)值模擬[J]. 齊寶欣,張雨,李佳諾,賈連光.  壓電與聲光. 2018(03)
[3]面向結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的壓電傳感器綜述[J]. 薛子凡,邢志國,王海斗,李國祿,劉喆.  材料導(dǎo)報. 2017(17)
[4]動荷載作用下的智能骨料力電效應(yīng)仿真分析[J]. 杜國鋒,何明星,吳方紅,別雪夢.  武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2016(04)
[5]基于PZT網(wǎng)絡(luò)的混凝土梁裂縫檢測實(shí)驗(yàn)[J]. 宋寧寧,吳凡.  實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2016(06)
[6]預(yù)拌混凝土行業(yè)現(xiàn)狀與監(jiān)管思路分析[J]. 康健.  工程質(zhì)量. 2014(S2)
[7]基于壓電阻抗的混凝土裂縫深度發(fā)展定量研究[J]. 蔡金標(biāo),李忠良,樓旦豐,陳雙聰,張燕青.  壓電與聲光. 2014(01)
[8]基于壓電波動法的混凝土裂縫損傷監(jiān)測技術(shù)[J]. 孫威,閻石,焦莉,宋鋼兵.  工程力學(xué). 2013(S1)
[9]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的病害[J]. 楊曉明,韓志強(qiáng).  硅酸鹽通報. 2013(05)
[10]ABAQUS中混凝土本構(gòu)模型用于模擬結(jié)構(gòu)靜力行為的比較研究[J]. 聶建國,王宇航.  工程力學(xué). 2013(04)

博士論文
[1]大跨斜拉橋的局部損傷監(jiān)測和環(huán)境因素影響分離[D]. 梁亞斌.大連理工大學(xué) 2016
[2]利用壓電陶瓷的智能混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)[D]. 孫威.大連理工大學(xué) 2009
[3]基于壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與損傷診斷[D]. 趙曉燕.大連理工大學(xué) 2008
[4]高強(qiáng)鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫控制試驗(yàn)研究及有限元分析[D]. 戎賢.天津大學(xué) 2005

碩士論文
[1]基于壓電主動傳感法的鋼管結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究[D]. 李宗源.中國地震局地震研究所 2018
[2]基于壓電阻抗特征頻率偏移的螺栓軸向力監(jiān)測[D]. 魏燈萊.武漢科技大學(xué) 2018
[3]基于壓電陶瓷的沖擊后鋼筋混凝土橋墩模型裂縫檢測研究[D]. 李俊.湖南大學(xué) 2017
[4]基于壓電智能骨料的混凝土結(jié)構(gòu)損傷主動監(jiān)測研究[D]. 鄭合營.大連理工大學(xué) 2016
[5]基于瞬態(tài)超聲導(dǎo)向波的PZT型鋼筋混凝土梁的數(shù)值模擬[D]. 衣娟.上海交通大學(xué) 2014
[6]基于壓電智能骨料的混凝土結(jié)構(gòu)損傷主動監(jiān)測方法[D]. 姜海川.大連理工大學(xué) 2013
[7]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的健康診斷和加固技術(shù)的研究[D]. 劉光焰.廣西大學(xué) 2003



本文編號：3162959