基于光纤布拉格光栅（FBG）的钢筋混凝土腐蚀监测系统的研究

发布时间：2021-02-17 02:16

　　混凝土结构失效会造成巨大的经济损失,而钢筋锈蚀是造成混凝土结构失效的最主要的原因之一。近年来,光纤传感技术以其良好的耐久性、抗电磁干扰性、高灵敏度和耐腐蚀性等优点,光纤传感器的研发已成为国内外科研领域的热点问题。然而,传统光纤传感技术在混凝土结构监测的应用中存在温度干扰较大和服役寿命短的问题。因为裂缝产生后的后期监测至关重要,较短的服役寿命无法满足全寿命期的监测需求。因此,针对上述问题,开发出排除温度干扰、满足钢筋各阶段监测要求的传感系统,具有较高的工程价值。本文开展的主要工作如下:（1）介绍了近年来光纤传感技术的主要研究进展,总结并分析了传统钢筋锈蚀监测技术的优缺点,从而归纳了新型的光纤光栅传感器的发展方向;提出了多预警点分析流程:首先,通过有限元仿真得到变形预警点,光栅波长间距约为0.4037 nm;其次,设置加速锈蚀预警点,光栅波长间距约为0.8223 nm;最后,设置了基于结构力学理论推导的极限锈蚀预警点,波长间距约为4.3260 nm。（2）在传统FBG监测的基础上,采用特殊光栅结构——氢氟酸部分腐蚀方法,提出了一种适用于全寿命期钢筋锈蚀监测的光栅传感器,消除了温度变量对测量... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 钢筋锈蚀机理与过程
    1.3 钢筋混凝土结构腐蚀监测技术研究进展
        1.3.1 电化学传感技术研究进展
        1.3.2 传统光学传感技术研究进展
        1.3.3 光纤光栅传感技术研究进展
        1.3.4 光纤光栅传感温度补偿方案研究进展
    1.4 本文研究内容
2 FBG传感原理及钢筋锈蚀监测中预警点的理论分析与模拟
    2.1 FBG传感原理
        2.1.1 应变传感原理
        2.1.2 温度传感原理
    2.2 钢筋锈蚀预警点的理论分析与模拟
        2.2.1 钢筋均匀锈蚀模型分析
        2.2.2 基于法拉第定律的钢筋质量锈蚀率理论推导
        2.2.3 变形预警点有限元模型分析
        2.2.4 加速腐蚀与极限预警点理论模型分析
    2.3 本章小结
3 基于FBG的钢筋混凝土腐蚀监测传感系统设计实验与分析
    3.1 腐蚀监测传感系统结构设计
    3.2 传感系统性能参数实验设计
        3.2.1 传感系统温度敏感特性标定实验设计
        3.2.2 传感系统应变敏感特性标定实验设计
    3.3 混凝土中钢筋锈蚀监测实验研究
        3.3.1 关键器件选型与分析
        3.3.2 外加电流加速腐蚀装置设计
        3.3.3 钢筋锈蚀的电化学加速腐蚀实验
        3.3.4 实验结果与分析
    3.4 本章小结
4 钢筋混凝土腐蚀趋势预测理论研究
    4.1 基于回归分析法的腐蚀趋势预测模型
        4.1.1 腐蚀预测模型设计
        4.1.2 腐蚀预测模型评价标准
    4.2 腐蚀趋势预测模型验证试验
    4.3 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3037266