建筑施工土木工程论文提纲

论文题目：基于压电阻抗原理的灌浆套筒施工质量监测方法研究

摘要：随着我国建筑行业的不断发展,装配式建筑极有可能成为未来建筑行业发展的方向。鉴于目前装配式建筑在我国的发展正处于起步阶段,建筑装配化率还比较低,其在施工过程中存在的安全隐患和质量问题也成为目前土木工程领域相关研究中比较热门的话题。灌浆套筒连接作为装配式建筑节点连接最常使用的施工工艺,其内部施工质量问题特别是密实度不足和灌浆缺陷将严重制约建筑完成后的受力和抗震性能。压电陶瓷作为一种典型的智能材料,凭借其敏感性强、稳定性好、价格低廉、兼具驱动传感功能等优势在土木工程领域结构健康监测学科损伤识别和缺陷诊断等方面得到广泛应用。目前,基于压电阻抗原理对灌浆套筒施工质量检测、监测的研究甚少,在这一背景下,本文运用压电陶瓷机电耦合理论对套筒内灌浆密实度和灌浆缺陷进行了试验研究,并使用ANSYS有限元分析软件对相关试验做出有限元分析,主要研究内容有:（1）对单独灌浆套筒内部不同灌浆情况展开试验研究。测量套筒内部灌注不同体积灌浆料和灌浆料存在模拟缺陷时各压电片电导纳数据,绘制电导纳模值频率曲线并分析;测量粘贴于套筒内外壁的应变片在灌浆前后的应变值并分析。研究发现灌浆料压裹会使压电片电导纳模值频率曲线和灌浆部分套筒壁的应变值发生显著变化,初步证明两种方法运用于灌浆密实度和缺陷检测的有效性。（2）对外包混凝土的灌浆套筒内部不同灌浆情况展开试验研究。测量外部混凝土浇筑养护后套筒内部灌注不同体积灌浆料时各压电片电导纳数据,绘制电导纳模值频率曲线并分析;测量粘贴于套筒内壁的应变片在灌浆前后的应变值并分析。研究发现在外部包有混凝土时灌浆料压裹也会使压电片电导纳模值频率曲线和灌浆部分套筒壁的应变值发生显著变化,再次证明两种方法应用于套筒内部灌浆密实度检测和压电阻抗方法应用于部分灌浆缺陷检测的有效性。（3）在试验基础上,使用ANSYS有限元分析软件对套筒内部不同灌浆密实度与不同灌浆缺陷下压电片的电导纳模值频率曲线以及灌浆部分套筒内外壁的应变变化进行了模拟分析,通过理论分析进一步阐述试验与有限元曲线变化规律的原因。有限元分析结果与试验结果一致,验证了压电阻抗方法和应变测量方法应用于套筒内部灌浆情况检测的有效性,为灌浆套筒现场施工质量监测系统构建提供了理论支持和方法借鉴。

关键词：压电阻抗法;应变测量;灌浆密实度;灌浆缺陷;ANSYS有限元模拟

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 选题背景及研究意义

1.1.1 选题背景

1.1.2 研究意义

1.2 灌浆套筒连接

1.2.1 装配式建筑结构节点连接方式

1.2.2 灌浆套筒现场施工过程

1.3 压电材料概述

1.3.1 压电材料分类

1.3.2 压电材料性能参数

1.3.3 压电效应

1.3.4 压电方程

1.4 灌浆套筒施工质量检测方法

1.5 研究概述

第2章 压电阻抗法的结构缺陷检测原理

2.1 基本概念与研究现状

2.1.1 基本概念

2.1.2 研究现状

2.2 压电阻抗法基本理论模型

2.2.1 相关概念

2.2.2 不考虑粘结层的一维阻抗模型

2.2.3 考虑粘结层的一维阻抗模型

2.2.4 二维阻抗模型

2.3 压电阻抗法检测原理

2.4 压电阻抗法检测系统与测试原理

2.4.1 检测系统

2.4.2 系统测试原理

2.5 电阻应变测量原理及方法

2.5.1 基本概念

2.5.2 电阻应变片的工作原理

2.5.3 电阻应变片的构造

2.5.4 电阻应变片的安装

2.5.5 电阻应变仪测量原理

第3章 基于压电阻抗的单独灌浆套筒试验

3.1 引言

3.2 试验模型

3.3 试验方案

3.4 试验内容

3.4.1 压电片导纳曲线敏感频段选取

3.4.2 压电片与应变片粘贴

3.4.3 不同灌浆密实度下导纳数据测量

3.4.4 压电片温感特性分析

3.4.5 灌浆前后应变值测量

3.4.6 模拟灌浆缺陷下导纳数据测量

3.5 试验结果及分析

3.5.1 不同灌浆密实度导纳曲线变化分析

3.5.2 压电片温感特性分析

3.5.3 灌浆前后应变值变化分析

3.5.4 模拟灌浆缺陷下导纳曲线变化分析

3.6 本章小结

第4章 基于压电阻抗的外包混凝土灌浆套筒试验

4.1 引言

4.2 试验模型

4.3 试验方案

4.4 试验内容

4.4.1 压电片、应变片粘贴与套筒固定

4.4.2 混凝土浇筑与养护

4.4.3 不同灌浆密实度下导纳数据测量

4.4.4 灌浆前后应变值测量

4.5 试验结果及分析

4.5.1 1#组试件导纳曲线分析

4.5.2 2#组试件导纳曲线分析

4.5.3 灌浆部分套筒壁应变值变化分析

4.6 本章小结

第5章 基于压电阻抗原理的灌浆套筒施工质量检测方法数值模拟研究

5.1 引言

5.2 有限元软件ANSYS概述

5.3 ANSYS中的压电分析

5.3.1 压电分析本构关系

5.3.2 压电材料的ANSYS建模

5.4 套筒内灌浆密实度与灌浆缺陷有限元分析

5.4.1 单独灌浆套筒灌浆密实度模拟分析

5.4.2 外包混凝土的灌浆套筒灌浆密实度模拟分析

5.4.3 不同灌浆缺陷下有限元分析

5.4.4 灌浆部分套筒壁应变变化有限元分析

5.5 理论分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

致谢