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基于封装埋入式PZT的混凝土强度监测试验研究

作　者: 余亮平
导　师: 王丹生
学　校: 华中科技大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 监测混凝土强度封装式PZT 导纳指标拟合分析
分类号: TU528
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

基于PZT的压电阻抗技术在土木工程结构中的应用研究已经20余年，除在结构损伤检测方面的潜力之外，其对于混凝土固化过程的监测也表现出令人满意的结果。利用PZT实现包含混凝土强度监测的实时在线的健康监测，已经成为国内外相关专家的研究课题之一。现有研究结论大多停留于定性层面，若要这些理论真正应用于工程领域，定量方面的研究是必要和重要的。本文在国家自然科学基金项目（NO.51278215）《基于嵌入式阻抗模型和小波谱单元的混凝土结构损伤诊断》的资助下，通过试验分析，对基于封装埋入式PZT的混凝土强度发展监测进行了相关的定量研究。本文在压电阻抗法和混凝土强度推定研究现状之基础上，提出主要研究内容为建立三种强度等级标准立方体混凝土试块的强度数据与导纳数据指标（RMSD、MAPD）之间的曲线关系和方程关系，并围绕该主要任务进行了以下研究工作：首先，依据试验设计，本研究对三种等级混凝土0d~28d内各目标龄期进行了导纳测试，对2d~28d内各目标龄期进行了强度测试，并设置温度试验以考虑温度对导纳数据的影响。其次，本文对三种强度等级混凝土的测试强度进行最优拟合，推定了＜2d各目标龄期的强度值；分析了温度试验中温度变化对导纳曲线与指标的影响，并将结论应用于各龄期混凝土试块导纳指标分析，剔除了温度变化影响较大的龄期段；利用强度-龄期关系和导纳指标-龄期关系，通过拟合优度对比，得到最佳频率段和最优拟合函数下的强度-导纳指标关系。最后，本文通过试验验证与误差评价，证明了上述强度-导纳指标拟合函数的准确性和基于封装埋入式PZT定量监测混凝土强度发展的可行性。基于封装埋入式PZT的混凝土强度发展的定量研究仍存在诸多影响因素，如混凝土材料的高离散型和非线性、混凝土强度测定的精确程度、不同PZT片之间的差异、温度变化对导纳的影响大小等，这些方面将在今后作为本课题的主要研究问题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-21
  1.1 研究背景  9-14
  1.2 研究现状  14-20
  1.3 本文研究内容和意义  20-21
2 基于压电阻抗技术的结构检测基本理论  21-29
  2.1 压电材料及其基本性质  21-24
  2.2 压电阻抗方法的基本原理  24-28
  2.3 本章小结  28-29
3 基于封装埋入式 PZT 的混凝土强度监测试验研究  29-37
  3.1 试验目的  29
  3.2 试验方法  29-31
  3.3 试验步骤  31-36
  3.4 本章小结  36-37
4 基于封装埋入式 PZT 的混凝土强度监测数据分析  37-78
  4.1 混凝土早期强度推断  37-44
  4.2 基于试验研究的封装式 PZT 温敏特性分析  44-56
  4.3 强度监测试验导纳数据分析  56-68
  4.4 混凝土强度-导纳关系拟合分析  68-77
  4.5 本章小结  77-78
5 强度-导纳拟合关系的试验验证及误差评价  78-94
  5.1 试验验证  78-91
  5.2 误差分析与评价  91-93
  5.3 本章小结  93-94
6 结论与展望  94-97
  6.1 结论  94-96
  6.2 展望  96-97
致谢  97-99
参考文献  99-105
附录 1 作者攻读学位期间发表的论文  105

基于封装埋入式PZT的混凝土强度监测试验研究

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