钢筋锈蚀与混凝土冻融损伤光纤监测技术研究
发布时间：2021-04-27 02:12
混凝土结构的耐久性问题严重影响着现役结构的可靠性和预期使用年限,而钢筋锈蚀和混凝土冻融损伤又属于混凝土耐久性范畴内最为重要的两个问题,结构在二者不断的作用下,将会产生重大的安全隐患,往往造成重大的人员伤亡、巨大的经济损失和不良的社会影响。因此,对结构所遭受的钢筋锈蚀及混凝土冻融损伤进行有效监测,通过数据分析给出结构的健康状态,是非常迫切的。已有的钢筋锈蚀损伤监测方法能够实现对钢筋锈蚀发生的监测,为钢筋锈蚀监测领域打下了良好的基础,但是其不能实现对钢筋锈蚀全过程的监测,只能实现定性分析。而对混凝土冻融损伤监测的研究还比较少,而且都处于实验室的研究阶段。目前,更缺乏对钢筋锈蚀和混凝土冻融损伤在实际工程环境下长期监测的研究。本文以此为研究背景,基于白光干涉传感技术,光纤线圈监测手段,分别对钢筋锈蚀损伤和混凝土冻融损伤的长期监测技术以及评定进行了初步探究,并面向实际工程结构,开展了钢筋锈蚀与混凝土冻融光纤监测系统的集成与应用研究。全文主要内容如下:（1）基于白光干涉传感技术,光纤线圈监测手段,设计并优化了监测钢筋锈胀应变的钢筋锈蚀传感器,通过加速锈蚀试验,对钢筋锈蚀过程产生的钢筋锈胀应变以及保...
【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】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 钢筋在混凝土中的锈蚀损伤
1.1.2 混凝土冻融损伤
1.2 混凝土中钢筋锈蚀破坏研究现状
1.2.1 混凝土中钢筋锈蚀机理
1.2.2 钢筋锈蚀监/检测研究现状
1.3 混凝土冻融损伤研究现状
1.3.1 混凝土冻融破坏机理
1.3.2 混凝土抗冻性能研究的技术手段
1.3.3 混凝土抗冻性能研究的评价指标
1.4 本文主要研究内容
2 钢筋锈胀应变与混凝土保护层锈胀破坏相关性研究
2.1 引言
2.2 白光干涉传感技术
2.2.1 光纤Michelson干涉的基本结构
2.2.2 光纤Michelson干涉应变测量系统的结构
2.3 锈蚀传感器的封装工艺与加速锈蚀试验
2.3.1 钢筋锈蚀传感器的封装工艺
2.3.2 钢筋锈蚀试件的制作
2.3.3 加速锈蚀试验
2.4 钢筋锈胀应变
2.4.1 温度补偿方案的确定
2.4.2 温补后钢筋锈胀应变分析
2.5 钢筋锈胀应变与混凝土保护层表面应变相关性
2.5.1 混凝土保护层表面应变分析
2.5.2 钢筋锈胀应变与混凝土保护层表面应变对比分析
2.6 钢筋锈胀应变与锈胀裂缝发展之间的关系
2.7 本章小结
3 基于钢筋锈胀应变的保护层裂纹贯穿前阶段的损伤评定
3.1 引言
3.2 混凝土弥散开裂模型
3.2.1 开裂
3.2.2 拉伸硬化
3.3 混凝土本构关系
3.4 钢筋锈胀有限元模型
3.4.1 钢筋锈胀力学问题及基本假定
3.4.2 模型介绍及网格划分
3.4.3 模拟结果分析
3.4.4 钢筋直径与c/d对锈胀开裂应变的影响
3.4.5 界面混凝土开裂时锈胀应变的变化规律
3.5 箍筋对锈胀开裂应变的影响
3.5.1 模型介绍及网格划分
3.5.2 模拟结果分析
1st阶段的评定"> 3.6 钢筋锈蚀损伤在t1st阶段的评定
3.7 本章小结
4 基于白光干涉的混凝土冻胀应变监测技术研究
4.1 引言
4.2 混凝土在冻融作用下应变行为的研究现状
4.3 监测混凝土冻胀应变合理性研究
4.3.1 混凝土试件的制作
4.3.2 W-传感器的封装工艺
4.3.5 混凝土冻融试验
4.3.6 数据合理性分析
4.4 混凝土冻胀应变的研究
4.4.1 试验介绍
4.4.2 温补传感器应变分析
4.4.3 温补方案研究
4.4.4 冻胀应变随冻融循环的变化规律
4.4.5 温补后冻胀残余应变分析
4.5 棱柱体试件的试验数据分析
4.5.1 棱柱体试件冻融损伤指标
4.5.2 棱柱体试件传统参数的变化规律
4.5.3 冻胀残余应变与传统参数对比分析
4.6 本章小结
5 钢筋锈蚀与混凝土冻融损伤监测系统集成技术研究及应用
5.1 引言
5.2 大连星海湾跨海大桥钢筋锈蚀监测系统
5.2.1 工程概况
5.2.2 钢筋锈蚀传感器的材料与封装工艺
5.2.3 钢筋锈蚀监测系统的集成
5.2.4 钢筋锈蚀监测数据分析
5.3 红沿河核电站海工构筑物冻融损伤监测系统
5.3.1 工程概况
5.3.2 现场冻融传感器的制作
5.3.3 冻融监测系统的集成
5.3.4 冻融损伤监测数据分析
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于无损测试的新老混凝土抗冻融性能表征方法[J]. 朱红光,赖苏玲,易成,熊赟,刘晓楠,张晓迪. 建筑结构学报. 2015(03)
[2]引气和非引气混凝土冻融损伤微裂纹扩展规律研究[J]. 李曙光,陈改新,鲁一晖. 水利学报. 2013(S1)
[3]硫酸盐侵蚀与冻融循环共同作用下混凝土损伤研究[J]. 苑立冬,牛荻涛,姜磊,孙迎召,费倩男. 硅酸盐通报. 2013(06)
[4]用电化学阻抗谱与X射线CT研究混凝土中钢筋的腐蚀行为[J]. 施锦杰,孙伟. 硅酸盐学报. 2011(10)
[5]基于长周期光纤光栅折射率敏感特性的混凝土结构钢筋锈蚀监测[J]. 刘宏月,梁大开,曾捷,金晶,吴瑾,耿犟. 光学学报. 2011(08)
[6]硫酸盐腐蚀混凝土构件损伤检测研究[J]. 张风杰,袁迎曙,杜健民. 中国矿业大学学报. 2011(03)
[7]模拟混凝土孔隙液中钢筋电化学腐蚀行为及pH值的影响作用[J]. 唐方苗,徐晖,陈雯,杨榕杰,杜荣归,林昌健. 功能材料. 2011(02)
[8]杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性原位监测预警系统[J]. 干伟忠,RAUPACH M,金伟良,吕忠达. 中国公路学报. 2010(02)
[9]光纤光栅腐蚀传感器[J]. 江毅,严云,Christopher K.Y.Leung. 光子学报. 2006(01)
[10]光纤传感器对混凝土结构钢筋腐蚀监测的研究[J]. 黎学明,陈伟民,黄宗卿,黄尚廉. 光电子·激光. 2001(10)
博士论文
[1]光纤传感器在结构锈蚀进程监测中的应用研究[D]. 魏鹤鸣.大连理工大学 2016
[2]混凝土中氯盐的传输机理及钢筋锈胀模型[D]. 付传清.浙江大学 2012
本文编号：3162563
【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】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 钢筋在混凝土中的锈蚀损伤
1.1.2 混凝土冻融损伤
1.2 混凝土中钢筋锈蚀破坏研究现状
1.2.1 混凝土中钢筋锈蚀机理
1.2.2 钢筋锈蚀监/检测研究现状
1.3 混凝土冻融损伤研究现状
1.3.1 混凝土冻融破坏机理
1.3.2 混凝土抗冻性能研究的技术手段
1.3.3 混凝土抗冻性能研究的评价指标
1.4 本文主要研究内容
2 钢筋锈胀应变与混凝土保护层锈胀破坏相关性研究
2.1 引言
2.2 白光干涉传感技术
2.2.1 光纤Michelson干涉的基本结构
2.2.2 光纤Michelson干涉应变测量系统的结构
2.3 锈蚀传感器的封装工艺与加速锈蚀试验
2.3.1 钢筋锈蚀传感器的封装工艺
2.3.2 钢筋锈蚀试件的制作
2.3.3 加速锈蚀试验
2.4 钢筋锈胀应变
2.4.1 温度补偿方案的确定
2.4.2 温补后钢筋锈胀应变分析
2.5 钢筋锈胀应变与混凝土保护层表面应变相关性
2.5.1 混凝土保护层表面应变分析
2.5.2 钢筋锈胀应变与混凝土保护层表面应变对比分析
2.6 钢筋锈胀应变与锈胀裂缝发展之间的关系
2.7 本章小结
3 基于钢筋锈胀应变的保护层裂纹贯穿前阶段的损伤评定
3.1 引言
3.2 混凝土弥散开裂模型
3.2.1 开裂
3.2.2 拉伸硬化
3.3 混凝土本构关系
3.4 钢筋锈胀有限元模型
3.4.1 钢筋锈胀力学问题及基本假定
3.4.2 模型介绍及网格划分
3.4.3 模拟结果分析
3.4.4 钢筋直径与c/d对锈胀开裂应变的影响
3.4.5 界面混凝土开裂时锈胀应变的变化规律
3.5 箍筋对锈胀开裂应变的影响
3.5.1 模型介绍及网格划分
3.5.2 模拟结果分析
1st阶段的评定"> 3.6 钢筋锈蚀损伤在t1st阶段的评定
3.7 本章小结
4 基于白光干涉的混凝土冻胀应变监测技术研究
4.1 引言
4.2 混凝土在冻融作用下应变行为的研究现状
4.3 监测混凝土冻胀应变合理性研究
4.3.1 混凝土试件的制作
4.3.2 W-传感器的封装工艺
4.3.5 混凝土冻融试验
4.3.6 数据合理性分析
4.4 混凝土冻胀应变的研究
4.4.1 试验介绍
4.4.2 温补传感器应变分析
4.4.3 温补方案研究
4.4.4 冻胀应变随冻融循环的变化规律
4.4.5 温补后冻胀残余应变分析
4.5 棱柱体试件的试验数据分析
4.5.1 棱柱体试件冻融损伤指标
4.5.2 棱柱体试件传统参数的变化规律
4.5.3 冻胀残余应变与传统参数对比分析
4.6 本章小结
5 钢筋锈蚀与混凝土冻融损伤监测系统集成技术研究及应用
5.1 引言
5.2 大连星海湾跨海大桥钢筋锈蚀监测系统
5.2.1 工程概况
5.2.2 钢筋锈蚀传感器的材料与封装工艺
5.2.3 钢筋锈蚀监测系统的集成
5.2.4 钢筋锈蚀监测数据分析
5.3 红沿河核电站海工构筑物冻融损伤监测系统
5.3.1 工程概况
5.3.2 现场冻融传感器的制作
5.3.3 冻融监测系统的集成
5.3.4 冻融损伤监测数据分析
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于无损测试的新老混凝土抗冻融性能表征方法[J]. 朱红光,赖苏玲,易成,熊赟,刘晓楠,张晓迪. 建筑结构学报. 2015(03)
[2]引气和非引气混凝土冻融损伤微裂纹扩展规律研究[J]. 李曙光,陈改新,鲁一晖. 水利学报. 2013(S1)
[3]硫酸盐侵蚀与冻融循环共同作用下混凝土损伤研究[J]. 苑立冬,牛荻涛,姜磊,孙迎召,费倩男. 硅酸盐通报. 2013(06)
[4]用电化学阻抗谱与X射线CT研究混凝土中钢筋的腐蚀行为[J]. 施锦杰,孙伟. 硅酸盐学报. 2011(10)
[5]基于长周期光纤光栅折射率敏感特性的混凝土结构钢筋锈蚀监测[J]. 刘宏月,梁大开,曾捷,金晶,吴瑾,耿犟. 光学学报. 2011(08)
[6]硫酸盐腐蚀混凝土构件损伤检测研究[J]. 张风杰,袁迎曙,杜健民. 中国矿业大学学报. 2011(03)
[7]模拟混凝土孔隙液中钢筋电化学腐蚀行为及pH值的影响作用[J]. 唐方苗,徐晖,陈雯,杨榕杰,杜荣归,林昌健. 功能材料. 2011(02)
[8]杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性原位监测预警系统[J]. 干伟忠,RAUPACH M,金伟良,吕忠达. 中国公路学报. 2010(02)
[9]光纤光栅腐蚀传感器[J]. 江毅,严云,Christopher K.Y.Leung. 光子学报. 2006(01)
[10]光纤传感器对混凝土结构钢筋腐蚀监测的研究[J]. 黎学明,陈伟民,黄宗卿,黄尚廉. 光电子·激光. 2001(10)
博士论文
[1]光纤传感器在结构锈蚀进程监测中的应用研究[D]. 魏鹤鸣.大连理工大学 2016
[2]混凝土中氯盐的传输机理及钢筋锈胀模型[D]. 付传清.浙江大学 2012
本文编号：3162563
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