混凝土结构健康监测与诊断光力学新方法研究

摘要

本文提出一种新的混凝土结构健康监测与诊断的光力学方法,并开发了相应图像处理软件.针对不同的混凝土结构(新建的或既有的),分别设计研制了不同的光弹性长效传感器.利用自制的光弹性传感器通过模型实验对混凝土结构监测和诊断的光力学新方法进行研究.实验结果表明,新方法应用于混凝土结构监测和诊断是可行的.混凝土实际应力水平是反映混凝土结构受力状态的最重要的指标之一.本文首次将数字图像相关方法应用到基于钻芯法的混凝土结构现存应力的检测中,为混凝土结构监测管理和维修保养提供可靠的依据.针对混凝土结构加固的现状和趋势,本文首次将电子错位散斑技术引入到混凝土结构CFRP加固界面粘接质量的检测中.采用不同的加载方式,对CFRP加固粘接质量进行检测和评价,为混凝土结构无损诊断提供一种新思路.

目录

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第一章综述

1.1混凝土结构无损检测技术的形成与发展

1.2结构健康监测与诊断的研究状况

1.3光测力学方法的进展及应用

1.3.1光弹性法

1.3.2电子散斑干涉法

1.3.3数字图像相关测量方法

1.4选题的背景和意义

1.4.1既有结构检测与诊断的需要

1.4.2结构安全性评价的需要

1.4.3混凝土技术发展的要求

1.5本文主要研究工作

第二章健康监测系统及光测力学方法原理

2.1概述

2.2健康监测系统

2.2.1健康监测系统及其组成

2.2.2健康监测系统的发展

2.3光弹性法

2.3.1平面光弹的应力-光定律

2.3.2受力模型在圆偏振光场中的光弹性效应

2.3.3等差线级次的确定

2.4电子错位散斑干涉法(ESSPI)

2.5数字图像相关测量方法(DICM)

2.6小结

第三章光弹性传感器的研制及等色线条纹的自动定级

3.1概述

3.2对径受压圆盘的理论解

3.3光弹性传感器的设计研制

3.3.1光弹性传感器主体材料的选择

3.3.2光学玻璃的光弹系数和应力光学系数

3.3.3预置式传感器的设计研制

3.3.4后置式传感器的设计研制

3.3.5传感器应用于结构监测的理论分析及验证

3.4光弹性图像处理及条纹自动定级

3.4.1光弹性图像处理的研究现状

3.4.2颜色空间

3.4.3数码相机原理

3.4.4光弹性图像处理与条纹的自动定级

3.5小结

第四章光力学新方法应用于混凝土结构监测与诊断

4.1概述

4.2光力学新方法用于新建混凝土结构的监测

4.2.1传感器的制作

4.2.2混凝土实验模型的制作

4.2.3实验装置及光路系统

4.2.4实验结果及分析

4.3既有混凝土结构监测的光力学新方法研究

4.3.1钻芯法

4.3.2光力学方法与钻芯法的结合

4.3.3混凝土模型的制作

4.3.4实验结果与分析

4.4小结

第五章既有混凝土结构现存应力检测

5.1概述

5.2混凝土单轴受压的应力—应变关系

5.2.1单轴受压应力—应变曲线

5.2.2混凝土的弹性模量

5.3应力检测原理

5.3.1圆孔附近环向应力的分布规律

5.3.2构件实际应力的测定

5.4混凝土结构现存应力检测

5.4.1模型制作及实验前的准备工作

5.4.2模拟实验过程

5.4.3实验结果与分析

5.5小结

第六章混凝土结构CFRP加固界面粘接质量检测

6.1概述

6.2 CFRP的性能及应用

6.3无损检测加载方式概述

6.3.1真空加载

6.3.2热加载

6.3.3电磁激振加载

6.3.4宽带音频扫描加载

6.4混凝土结构CFRP加固粘接质量检测

6.4.1模型制作

6.4.2热加载ESSPI检测

6.4.3宽带音频加载ESSPI检测

6.5小结

第七章结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢