灌浆施工技术土木工程论文提纲

论文题目：基于压电陶瓷的PC结构套筒连接件性能监测及缺陷识别研究

摘要：近年来,装配式建筑作为国家大力倡导的建筑工业化生产模式,得到了大力的推广应用。钢筋套筒灌浆连接作为装配式混凝土结构中受力钢筋的主要连接方式,在预制构件的装配连接中得到广泛应用,钢筋套筒灌浆连接中灌浆料的强度和灌浆饱满度是影响套筒灌浆连接质量的重要因素。但由于受现场施工作业环境、灌浆技术、施工的组织管理水平、施工人员的专业素质等因素影响,套筒内部时常会出现少浆、漏浆及灌浆料龄期强度达不到规范要求等质量缺陷。灌浆料强度的不足及少浆、漏浆等灌浆质量缺陷的存在对结构的整体性和安全性会产生重大影响。但钢筋套筒灌浆连接的隐蔽性和不可见性使得灌浆料强度和灌浆质量缺陷监测变得十分困难。因此,研究一种经济、简便的套筒灌浆料强度及灌浆质量缺陷监测方法具有重要意义。压电陶瓷材料是近几十年来应用于土木工程结构健康监测领域的一种新型智能材料,其具有价格低、可靠性好、灵敏度高及具备传感与驱动的双重效应等优点,为套筒灌浆连接的灌浆料强度及灌浆质量缺陷监测提供了新思路。本文从试验的角度出发,基于波动法原理,提出了利用压电陶瓷的灌浆料强度及套筒灌浆质量缺陷监测方法。主要工作及研究成果如下:（1）详细介绍了压电陶瓷功能元的制作方法和流程。对由埋置有压电陶瓷功能元的试验构件及相关试验设备构成的结构健康监测系统进行了相关性能测试。结果表明,该系统具有良好的线性性能、灵敏度、稳定性以及频率响应特性。（2）针对实际工程中套筒灌浆料早期强度发展的监测需求,提出了利用压电陶瓷监测套筒灌浆料早期强度的方法,并进行灌浆料早期强度监测试验研究。试验结果表明,在龄期前5天传感器接收信号幅值衰减迅速,灌浆料强度则迅速增长,随后二者随龄期的变化逐渐减缓,最终趋于稳定,说明传感器接收信号幅值的变化趋势能很好地反映灌浆料强度的发展趋势。将信号幅值和灌浆料强度值归一化后进行数据拟合分析,通过对比拟合优度参数得出信号幅值比-强度比最优拟合关系式,为实际工程应用提供参考。（3）设计并制作了一组带有不同灌浆质量缺陷类型的灌浆套筒模型,利用压电陶瓷功能元对灌浆质量缺陷进行识别研究。以信号幅值和能量值两种信号特征参量为研究对象,提出基于正弦信号幅值和扫频信号小波包能量值的套筒灌浆质量缺陷识别指标。结果表明,本文提出的基于正弦信号幅值和扫频信号小波包能量值的缺陷识别指标均能对灌浆质量缺陷进行有效识别,判别结果与事先模拟的套筒灌浆质量缺陷情况相吻合,验证了利用压电陶瓷进行套筒灌浆质量缺陷识别方法的可行性与有效性。（4）利用本文提出的基于压电陶瓷的灌浆质量缺陷监测方法对一用灌浆套筒连接的预制装配式剪力墙进行灌浆质量监测评估,并通过对剖开后的套筒内部灌浆质量情况的直接观察,将监测评估结果进行验证。结果表明,利用缺陷识别指标CV和ECV的灌浆质量评估结果与剖开后的套筒内部灌浆质量情况相一致,证明了本文提出的利用压电陶瓷的套筒灌浆质量缺陷监测方法在实际结构中的适用性。

关键词：钢筋套筒灌浆连接;灌浆料强度;灌浆质量缺陷;缺陷识别;压电陶瓷;小波包能量

学科专业：建筑与土木工程（专业学位）

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 选题背景与研究意义

1.1.1 选题背景

1.1.2 研究意义

1.2 预制装配式混凝土结构及其应用

1.2.1 预制装配式混凝土结构简介

1.2.2 钢筋套筒灌浆连接

1.2.3 套筒灌浆质量检测技术研究现状

1.3 压电智能材料

1.3.1 压电材料简介

1.3.2 压电效应

1.4 基于压电陶瓷的土木工程结构健康监测

1.4.1 基于压电陶瓷的主动健康监测

1.4.2 基于压电陶瓷的被动健康监测

1.5 本文主要研究内容

第2章 压电功能元的制作与主动健康监测系统性能测试

2.1 引言

2.2 压电陶瓷片与主体结构的结合方式

2.2.1 粘贴式

2.2.2 埋入式

2.3 压电功能元的制作

2.3.1 压电陶瓷片的选取

2.3.2 压电功能元的制作流程

2.4 主动健康监测系统及其性能测试

2.4.1 试验设备介绍

2.4.2 激励/传感系统性能测试

2.5 本章小结

第3章 基于压电波动法的套筒灌浆料早期强度监测

3.1 引言

3.2 压电陶瓷监测灌浆料强度的理论基础

3.2.1 压电波动法原理

3.2.2 基于压电波动法的灌浆料早期强度监测原理

3.2.3 声波在灌浆料中的衰减

3.3 压电陶瓷传感器接收信号幅值影响因素分析试验

3.3.1 试验设计及试件制作

3.3.2 试验装置及实验过程

3.3.3 试验现象及分析

3.4 套筒灌浆料早期强度监测试验研究

3.4.1 试验设计与构件制作

3.4.2 试验装置及试验过程

3.4.3 试验结果分析

3.5 本章小结

第4章 基于压电波动法的套筒灌浆质量缺陷识别研究

4.1 引言

4.2 钢筋套筒灌浆缺陷的类型

4.3 试验目的

4.4 试验概况

4.4.1 试验设计与试件制作

4.4.2 试验监测系统

4.5 套筒灌浆质量缺陷识别监测试验结果分析

4.5.1 基于正弦信号幅值的时域信号分析

4.5.2 基于扫频信号小波包能量的时域信号分析

4.6 本章小结

第5章 基于压电陶瓷的灌浆质量评估方法的结构应用

5.1 引言

5.2 试验概况

5.2.1 试验设计与试件制作

5.2.2 试验监测工况

5.3 试验结果分析

5.3.1 基于信号幅值的缺陷识别指标CV灌浆质量评估

5.3.2 基于信号小波包能量值的缺陷识别指标ECV灌浆质量评估

5.4 装配式剪力墙灌浆质量监测结果的验证

5.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢