基于光纤传感的钢筋锈蚀监测技术研究

论文摘要

钢筋混凝土结构是土木工程中应用最为广泛的结构类型之一。由于钢筋锈蚀引起的混凝土结构过早破坏,已成为全世界普遍关注并日益突出的一大灾害。及时掌握混凝土结构中钢筋的锈蚀状况意义重大。本文在综述了国内外关于混凝土结构中钢筋锈蚀监测的研究现状之后,提出了发展基于光纤传感的钢筋锈蚀直接监测技术。论文紧紧围绕这一主题开展了一系列的研究工作,具体如下:1.从钢筋锈蚀监测的重要性和紧迫性出发,总结分析了目前已有的各类钢筋锈蚀监测方法,并指出了其主要存在的问题。2.基于钢筋锈蚀会影响钢筋与混凝土之间的粘结作用这一事实,提出从锈蚀引起的钢筋及其周围混凝土的应力应变变化来监测钢筋的锈蚀。通过分析应变变化和钢筋锈蚀之间的关系,给出了钢筋锈蚀监测的原理和方法。3.介绍了几种常用分布式光纤传感技术的传感原理及性能,从锈蚀监测的需要出发,选用PPP-BOTDA光纤传感技术实现应变的分布式监测。着重分析了PPP-BOTDA系统的测量精度及应变、温度交叉敏感,光纤的布设施工工艺等问题。4.分别应用PPP-BOTDA分布式光纤传感技术和传统的电阻应变片对钢筋混凝土简支梁的应变进行了监测,验证了PPP-BOTDA系统监测混凝土结构应变分布的有效性。5.对局部锈蚀钢筋混凝土梁进行了试验研究,验证了PPP-BOTDA分布式光纤传感技术用于钢筋锈蚀实时、无损、分布式监测的可行性,并得出了钢筋锈蚀识别的实用方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 混凝土中钢筋锈蚀
• 1.2.1 钢筋锈蚀原理
• 1.2.2 钢筋锈蚀的影响因素
• 1.2.3 钢筋锈蚀对钢筋混凝土构件的影响
• 1.3 混凝土中钢筋锈蚀监测方法
• 1.4 课题的研究意义及研究内容
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 主要研究内容
• 第二章 基于光纤传感的钢筋锈蚀直接监测理论研究
• 2.1 概述
• 2.2 钢筋锈蚀识别理论研究
• 2.2.1 粘结力的作用
• 2.2.2 粘结力的组成
• 2.2.3 钢筋锈蚀对粘结力的影响
• 2.2.4 钢筋锈蚀识别原理
• 2.3 光纤传感技术的理论研究
• 2.3.1 光纤和光纤传感器
• 2.3.2 光纤传感器的种类和特点
• 2.3.3 常用分布式光纤传感器性能分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 PPP-BOTDA光纤应变传感研究
• 3.1 概述
• 3.2 PPP-BOTDA的理论研究
• 3.2.1 PPP-BOTDA的测量原理
• 3.2.2 PPP-BOTDA测量精度的影响因素
• 3.2.3 布里渊传感中温度应变交叉敏感的分析
• 3.2.4 NBX-6000的主要性能指标
• 3.3 光纤的布设工艺研究
• 3.4 混凝土梁应变监测试验研究
• 3.4.1 试验目的
• 3.4.2 试验装置
• 3.4.3 传感光纤的铺设
• 3.4.4 试验方法
• 3.4.5 试验结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 PPP-BOTDA监测钢筋锈蚀损伤的试验研究
• 4.1 试验概况
• 4.1.1 试验目的
• 4.1.2 试件设计
• 4.1.3 试件制作
• 4.1.4 试验方案
• 4.2 试验结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文