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混凝土收缩和徐变是影响混凝土结构稳定性和耐久性的重要因素,对其进行监测具有重要的实际工程意义,而传统的收缩和徐变监测方法存在设备昂贵、操作复杂以及受限于构件尺寸等局限之处;压电陶瓷传感器具有制作方便、造价低廉以及传感精度高等优点,因而被广泛应用于结构健康监测中;针对传统监测方法不足之处,本文开展了基于压电阻抗技术的混凝土收缩和徐变监测研究,主要内容如下:
(1)基于混凝土收缩试验以及压电监测探究了压电阻抗技术监测混凝土收缩的可行性。在试件内部同时嵌入压电传感器和振弦式应变计,建立混凝土收缩与压电信号的关系,从而建立新型收缩预测模型,最后对模型有效性进行验证。
(2)基于混凝土徐变试验以及压电监测探究了压电阻抗技术监测混凝土徐变的可行性。试件养护28天后对其进行受压徐变试验,在收缩试验研究的基础上补偿收缩应变,从而建立基于压电阻抗法的徐变预测模型,最后对其有效性进行验证。
(3)利用ANSYS有限元软件对混凝土收缩、徐变以及压电进行数值研究,然后对基于压电阻抗技术的混凝土收缩徐变监测进行了有限元模拟,从而在数值角度验证压电阻抗技术对混凝土收缩徐变监测的可行性。
本文研究结果显示,基于压电阻抗技术和新型收缩和徐变预测模型能够对混凝土收缩和徐变进行有效的监测,其中基于欧式距离的双折线收缩预测模型在保留双折线预测模型高精度的同时,提升了模型的稳定性;而基于欧式距离的非线性徐变预测模型相对于非线性徐变模型具有更高的精度和稳定性;最后有限元模拟结果显示混凝土收缩与压电信号共振频率呈线性关系,徐变与压电信号共振频率呈对数非线性关系,说明可以通过压电阻抗技术对混凝土收缩和徐变进行监测。
(1)基于混凝土收缩试验以及压电监测探究了压电阻抗技术监测混凝土收缩的可行性。在试件内部同时嵌入压电传感器和振弦式应变计,建立混凝土收缩与压电信号的关系,从而建立新型收缩预测模型,最后对模型有效性进行验证。
(2)基于混凝土徐变试验以及压电监测探究了压电阻抗技术监测混凝土徐变的可行性。试件养护28天后对其进行受压徐变试验,在收缩试验研究的基础上补偿收缩应变,从而建立基于压电阻抗法的徐变预测模型,最后对其有效性进行验证。
(3)利用ANSYS有限元软件对混凝土收缩、徐变以及压电进行数值研究,然后对基于压电阻抗技术的混凝土收缩徐变监测进行了有限元模拟,从而在数值角度验证压电阻抗技术对混凝土收缩徐变监测的可行性。
本文研究结果显示,基于压电阻抗技术和新型收缩和徐变预测模型能够对混凝土收缩和徐变进行有效的监测,其中基于欧式距离的双折线收缩预测模型在保留双折线预测模型高精度的同时,提升了模型的稳定性;而基于欧式距离的非线性徐变预测模型相对于非线性徐变模型具有更高的精度和稳定性;最后有限元模拟结果显示混凝土收缩与压电信号共振频率呈线性关系,徐变与压电信号共振频率呈对数非线性关系,说明可以通过压电阻抗技术对混凝土收缩和徐变进行监测。