基于压电波法的混凝土结构渗漏监测研究

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1、硕士研究生学位论文摘要I摘要随着社会经济的快速发展，各类大型工程结构和基础设施不断涌现，人们对工程安全的重视程度进一步提高，尤其对老化的基础设施更加关注。在国内外混凝土结构工程中，裂缝率到达15%~70%，因此，结构因裂缝的出现而引起的渗漏现象不容忽视。尽管对混凝土结构健康监测的研究已经持续了很多年，但是对水存在于混凝土裂缝中的监测却很少引起足够的重视，尤其是对水存在于结构孔洞中情况更是如此。然而，水存在于混凝土结构孔洞中对结构健康状态影响是很难估计的。多数孔洞在混凝土中充当引起液体四处流动的载体。渗漏监测对于服役的核结构是非常重要的，可以用来监测是否有放射

2、性液体通过混凝土墙孔洞泄漏到外面。此外，大坝的功能是能够抵挡水的流通，与此同时，大坝本身也受水的冲击作用，如果含有特殊的化学元素的液体在混凝土结构中存在很长时间的话，对镶嵌在里面的钢筋是一个持续性的侵蚀，严重可能导致混凝土坝结构完全失效。混凝土结构中含有水对检测混凝土坝也是至关重要的。因此，对于混凝土结构来说，结构孔洞中含有水的检测是至关重要的并且很有实际意义。基于上述背景，本文主要目标以压电智能骨料传感器为基础部件，采用压电波动法对混凝土结构孔状损伤及孔中水的存在进行检测。本文的主要工作包括：（1）总结了基于压电陶瓷健康监测技术在混凝土结构中应用的优势和不

3、足，并针对现存问题提出了研究的主要目标、内容和方法。（2）提出了一种基于压电波动法的混凝土结构渗漏监测新方法。该方法具有高敏感性，能够很好地评估混凝土结构的渗漏程度，且具有监测装置价格低廉、精度可靠的特点，适合于混凝土结构的渗漏监测。（3）提出一种混凝土结构渗漏监测的有限元模型并完成数值模拟分析。针对混凝土结构的渗漏监测问题，完成了有限元模型的建立；选择了合适的激励信号，对以下三方面进行渗漏数值模拟：孔洞宽度对结构的影响、孔洞深度对结构的影响和孔洞充液程度对结构的影响。（4）通过试验验证了所提出方法的有效性。以压电波动法为理论基础，基于对混凝土结构的渗漏问题

4、进行以下三方面的试验研究：混凝土结构孔洞宽度影响试验、混凝土结构孔洞深度影响试验与孔洞充液程度影响试验。（5）将ABAQUS数值模拟的结果与实际试验所得到结果进行对比分析，验证了理论分析与数值计算的有效性。关键词：结构健康监测；压电陶瓷片；压电智能骨料；压电波动法；混凝土孔洞充液；有限元分析II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractWiththerapiddevelopmentofsocialeconomy,allkindsoflarge-scaleengineeringstructuresandinfrastruct

5、urescontinuetoemergeinengineering.Theimportanceofengineeringsecurityisfurtherfocusedon,andtheaginginfrastructuresareespeciallypaidhigherattentionsto.Forconcretestructuresindomesticandabroad,theconcretecrackingratiohasreached15%~70%,therefore,thewaterleakagephenomenoninconcretestruc

6、turesduetopresenceofcrackscannotbeignored.Althoughtheresearchonconcretestructurehealthmonitoring(SHM)haslastedformanyyears,theissueofmonitoringwaterinconcretestructurehasnotbeenpaidattentionto,especiallyforthesituationofwaterinconcreteholes.However,theimpactforwaterexistinginconcre

7、teholesonstructuralhealthmonitoringisdifficulttoevaluate.Manyholesinconcretestructuresserveascarrierforwaterflowing.Theleakagemonitoringfornuclearstructuresinserviceisveryimportantbecauseitcanbeusedtomonitoriftheradioactivewaterhasbeenflowingtooutsidethroughtheconcreteholes.Inaddit

8、ion,thefunctionofadamistop