基于压电传感技术的钢筋锈蚀监测研究

发布时间：2020-04-05 12:26

【摘要】：钢筋混凝土结构广泛应用于土木工程中,随着使用年限的延长,钢筋锈蚀的状况在自然环境中缓慢发生,并且遍及水利工程、公路和桥梁等各种设施,对结构安全产生极大危害。目前对钢筋锈蚀监测的方法主要包括物理方法和化学方法,但是这些方法存在一些缺点。如X-射线衍射法有一定的风险,成本较高,适用于现场监测;半电池电位法准备时间较长,不够精确。本文是将压电传感技术应用于钢筋锈蚀监测研究,其中压电陶瓷具有正逆压电效应、频带宽、造价低廉等优点。具体研究工作包括如下:(1)应用压电传感技术以及时间反演的方法对钢筋锈蚀监测进行了实验研究。包括两部分:1)对裸钢筋的锈蚀监测研究:实验中,钢筋两端粘贴传感器,并与氯化钠溶液、电源、铜棒构成加速锈蚀系统。因此,为避免传感器性能受到影响,制定了压电传感器耐锈蚀实验。随后制定了对裸钢筋的锈蚀监测研究,并通过监测系统对不同锈蚀状态下的钢筋进行主动监测,建立了钢筋锈蚀率与接收信号的峰值的相互关系。2)对外包混凝土钢筋的锈蚀监测研究:智能骨料及传感器形成联合监测系统,对锈蚀钢筋进行鉴定。证明了此种方法的可行性。(2)基于有限元分析软件对钢筋锈蚀的监测进行了数值模拟研究。基于ABAQUS软件,建立不同截面损伤深度为(35)R的钢筋模型。通过截面损伤深度,可求得截面损失率。进而根据钢筋截面损失率与钢筋质量损失率成线性关系这一结论,可建立截面损失率与信号峰值之间的相互关系。验证了信号峰值与截面损失率之间的相互关系。(3)应用压电传感技术对钢筋锈蚀的定位问题进行研究。本文主要是从模拟和实验两个方面说明钢筋锈蚀定位:1)钢筋锈蚀定位模拟,根据导波在钢筋中传播速度以及接收信号中首波和缺陷回波之间的时间差确定锈蚀位置;2)在实际中,导波钢筋中的传播具有多模态,选择具有较低模态的信号,通过含有缺陷的钢筋进而得到信号,通过小波分解的方法降低信号中干扰信号的影响,从而进一步确定钢筋的锈蚀位置。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU375;TU317

【参考文献】

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本文编号：2615017