混凝土裂缝修补分析论文提纲

论文题目：混凝土裂缝修补质量的无损检测研究

摘要：混凝土作为房屋、桥梁、隧道等结构的主要材料,被普遍的应用于各类建筑工程中。随着混凝土产品的大量应用,混凝土结构的缺陷问题也变得越来越突出。在各类混凝土缺陷中,工程裂缝是最为常见的一种,裂缝的产生及其发展是结构破坏和坍塌的前兆。因此,在查明裂缝的性质、成因、范围以及尺寸后,应采取相应的措施修补加固混凝土结构物。目前混凝土裂缝修补加固质量的检测,只有通过外观检测和有疑问时的破坏性检测（如取芯）进行,缺乏规范的其他有效检测手段。本文中将通过采用有限元分析软件ABAQUS来模拟Lamb波在缺陷混凝土中的传播,以及采用压电“智能骨料”作为驱动器和传感器的基本元件,并结合应力波发射和信号处理技术,进而分析裂缝修补前后时域信号的变化,为研究混凝土裂缝的修补质量提供一条新的途径,本文的研究内容主要包括以下几方面:（1）在单发单收模式下通过提取缺陷回波信号的峰值作为裂缝修补质量的研究对象,对13cm、15cm、17cm的竖向裂缝和竖向投影深度为15cm,角度为15°、30°以及45°的斜裂缝进行了数值模拟,得出了相应工况下裂缝修补质量的评价数值。另外,以15cm的竖向裂缝为例,分析了检测介质,激励周期和激励频率对检测结果的影响。（2）在跨缝对称检测模式下,通过提取接收区域信号的峰值和基于信号能量分析的方法,并引入峰值差百分比和能量差百分比这两个无量纲评价体系,得出了竖向裂缝和斜裂缝修补质量的评价指标。（3）在单一高频正弦激励模式下,通过跨缝对称检测,并基于信号能量分析的方法,分析了竖向裂缝在表面激励和质体内激励两种模式下的裂缝修补质量,有效得出了质体内激励模式下的裂缝修补质量评价数值,并在此基础上分析了边界反射对检测结果的影响。（4）通过采用封装埋入式压电“智能骨料”对混凝土裂缝修补深度的识别进行了试验研究,当混凝土裂缝的修补深度在发生改变时,“智能骨料”能够有效的记录应力波的发射现象。通过对记录的信号进行时域分析,发现当裂缝修补完好时,三个不同深度裂缝的试件接收到的能量值非常接近,这有利于为裂缝的修补质量提供统一的评价指标。

关键词：无损检测;Lamb波;混凝土裂缝修补质量;智能骨料;信号能量

学科专业：建筑与土木工程（专业学位）

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 Lamb波在国内外的研究历史与现状

1.3 本文研究的主要内容

第二章 Lamb波的基本理论

2.1 Lamb波的基本概念

2.2 Lamb波与裂缝的交互作用

2.3 相速度和群速度

2.4 Lamb波的频散现象

2.5 本章小结

第三章 缺陷混凝土梁中Lamb波的有限元仿真

3.1 ABAQUS软件的简单介绍

3.1.1 创建缺陷混凝土梁的几何模型

3.1.2 定义分析类型和设定输出结果

3.1.3 加载信号

3.1.4 网格划分与单元类型

3.1.5 裂缝模拟

3.1.6 后处理

3.2 缺陷混凝土梁的网格单元长度和时间增量步的计算

3.2.1 网格单元长度的计算

3.2.2 时间增量步的计算

3.3 缺陷混凝土梁中Lamb波传播的数值模拟

3.3.1 单发单收模式下混凝土梁中Lamb波的传播

3.3.2 跨缝对称检测模式下混凝土梁中Lamb波的传播

3.3.3 单一高频正弦激励模式下混凝土梁中Lamb波的传播

3.4 本章小结

第四章 Lamb波检测裂缝修补质量的有限元仿真

4.1 单发单收模式下裂缝修补质量的检测

4.1.1 竖向裂缝修补质量的检测

4.1.2 斜裂缝修补质量的检测

4.2 参数设置对检测结果的影响

4.2.1 检测介质对裂缝修补质量检测的影响

4.2.2 激励周期数对裂缝修补质量检测的影响

4.2.3 激励频率对裂缝修补质量检测的影响

4.3 跨缝对称检测模式下裂缝修补质量的检测

4.3.1 竖向裂缝修补质量的检测

4.3.2 斜裂缝修补质量的检测

4.4 单一高频正弦激励模式下裂缝修补质量的检测

4.4.1 表面激励模式下裂缝修补质量的检测

4.4.2 质体内激励模式下裂缝修补质量的检测

4.4.3 边界反射对裂缝修补质量检测的影响

4.5 本章小结

第五章 基于埋入式压电智能骨料的裂缝修补深度识别试验分析

5.1 压电效应基本原理

5.2 基于应力波发射的裂缝修补深度识别方法

5.3 试验设计

5.3.1 PZT片的选取

5.3.2 “智能骨料”的制作

5.3.3 试验构件的制作

5.3.4 试验设备的选择

5.3.5 试验过程

5.4 试验结果分析

5.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢