光纤光栅腐蚀传感器及锈胀研究
发布时间：2022-12-08 19:51
钢筋混凝土结构的耐久性问题是土木工程领域关注的重点问题之一。耐久性不足会导致混凝土结构在没有达到使用年限时就提前失效,对这些失效混凝土结构的维修和重建给我国经济带来巨大损失,混凝土结构的耐久性问题是一个当前亟需解决且意义重大的问题。钢筋锈蚀是导致混凝土结构耐久性失效的主要原因。钢筋锈蚀会导致混凝土保护层开裂、钢筋自身力学性能劣化,同时钢筋与混凝土之间的黏结力也会下降,最终降低混凝土结构耐久性,缩短混凝土结构的服役寿命。对于混凝土结构内部钢筋锈蚀状态的实时监测和钢筋锈胀理论的研究,有利于评估混凝土结构的耐久性。本文针对上述问题,从氯离子对混凝土结构侵蚀引起的钢筋锈蚀出发,通过理论分析、实验研究和数值模拟,着眼于钢筋锈蚀后引起的混凝土保护层开裂的锈胀相关理论和对混凝土腐蚀状态的实时监测,为混凝土结构耐久性研究提供一些参考。主要工作有以下几个方面:（1）阐述钢筋锈蚀机理,着重阐述氯离子对钢筋锈蚀的影响。回顾国内外钢筋锈胀相关理论以及光纤光栅腐蚀传感器研究现状。总结光纤光栅腐蚀传感器对混凝土结构腐蚀监测的优点。（2）分析光纤光栅腐蚀传感器原理,讨论光纤光栅波长变化影响因素。基于钢筋锈蚀后体积膨...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 钢筋腐蚀监测的电化学分类
1.2.2 光纤光栅腐蚀传感器研究现状
1.2.3 锈胀理论研究现状
1.3 钢筋锈蚀机理
1.3.1 概述
1.3.2 混凝土碳化下钢筋锈蚀
1.3.3 氯离子环境下钢筋锈蚀
1.4 本文研究内容
2 光纤光栅及光纤光栅传感器原理
2.1 光纤光栅传感原理
2.1.1 光纤
2.1.2 光纤光栅结构
2.1.3 光纤光栅传感原理
2.2 光纤光栅腐蚀传感器原理
2.3 本章小结
3 锈胀理论研究
3.1 钢筋开始锈蚀至混凝土保护层初始开裂阶段(自由膨胀阶段)
3.2 混凝土保护层初始开裂时刻
3.3 混凝土保护层裂缝扩展阶段
3.3.1 混凝土保护层未开裂区
3.3.2 混凝土保护层开裂区
3.4 计算模型对比
3.5 本章小结
4 光纤光栅腐蚀传感器监测实验
4.1 光纤光栅腐蚀传感器的结构
4.2 光纤光栅腐蚀传感器的制作
4.3 实验设计
4.4 实验结果
4.4.1 第一组实验数据结果
4.4.2 第二组实验数据结果
4.4.3 第三组实验数据结果
4.5 本章小结
5 ANSYS模拟钢筋锈蚀
5.1 ANSYS模拟分析
5.2 模拟结果对比
5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土结构的腐蚀状态与修补材料选择分析[J]. 苏加强,田甜,胡优耀. 粘接. 2018(06)
[2]混凝土中钢筋的腐蚀与防护研究进展[J]. 张文毓. 全面腐蚀控制. 2017(06)
[3]一种铝合金薄片式光纤光栅腐蚀传感器的制作[J]. 黄旌,高涛,陈璞. 装备制造技术. 2017(02)
[4]天津港码头结构加固改造综述[J]. 王轩,任伟. 港工技术. 2016(S1)
[5]一种基于光纤布拉格光栅的金属腐蚀传感器[J]. 宋世德,李鹏,周卫杰,王晓娜. 光电子·激光. 2015(10)
[6]Reliability-based service life prediction of existing concrete structures under marine environment[J]. 吴灵杰,周拥军,寇新建,蒋萌. Journal of Central South University. 2015(09)
[7]碳化对混凝土钢筋锈蚀的影响[J]. 刘兴博. 广东建材. 2013(10)
[8]混凝土中钢筋腐蚀实时监测研究现状及展望[J]. 熊传胜,蒋林华,王维春,宋子健,王涛. 材料导报. 2012(11)
[9]道路除雪化冰技术研究[J]. 郭子仪,罗茂盛,范振华. 交通科技. 2011(05)
[10]浅析桥梁结构耐久性[J]. 乔琪. 价值工程. 2011(14)
博士论文
[1]光纤光栅传感技术与工程应用研究[D]. 孙丽.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]基于弥散裂缝模型的混凝土保护层锈胀开裂初步研究[D]. 季呈.重庆大学 2013
[2]光纤光栅应变传感器的设计与研究[D]. 赵丽燕.南京理工大学 2009
[3]氯离子环境下的双掺混凝土耐久性研究[D]. 邢占东.大连理工大学 2006
[4]光纤光栅应变传感器的研制及应用[D]. 南秋明.武汉理工大学 2003
本文编号：3714030
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 钢筋腐蚀监测的电化学分类
1.2.2 光纤光栅腐蚀传感器研究现状
1.2.3 锈胀理论研究现状
1.3 钢筋锈蚀机理
1.3.1 概述
1.3.2 混凝土碳化下钢筋锈蚀
1.3.3 氯离子环境下钢筋锈蚀
1.4 本文研究内容
2 光纤光栅及光纤光栅传感器原理
2.1 光纤光栅传感原理
2.1.1 光纤
2.1.2 光纤光栅结构
2.1.3 光纤光栅传感原理
2.2 光纤光栅腐蚀传感器原理
2.3 本章小结
3 锈胀理论研究
3.1 钢筋开始锈蚀至混凝土保护层初始开裂阶段(自由膨胀阶段)
3.2 混凝土保护层初始开裂时刻
3.3 混凝土保护层裂缝扩展阶段
3.3.1 混凝土保护层未开裂区
3.3.2 混凝土保护层开裂区
3.4 计算模型对比
3.5 本章小结
4 光纤光栅腐蚀传感器监测实验
4.1 光纤光栅腐蚀传感器的结构
4.2 光纤光栅腐蚀传感器的制作
4.3 实验设计
4.4 实验结果
4.4.1 第一组实验数据结果
4.4.2 第二组实验数据结果
4.4.3 第三组实验数据结果
4.5 本章小结
5 ANSYS模拟钢筋锈蚀
5.1 ANSYS模拟分析
5.2 模拟结果对比
5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土结构的腐蚀状态与修补材料选择分析[J]. 苏加强,田甜,胡优耀. 粘接. 2018(06)
[2]混凝土中钢筋的腐蚀与防护研究进展[J]. 张文毓. 全面腐蚀控制. 2017(06)
[3]一种铝合金薄片式光纤光栅腐蚀传感器的制作[J]. 黄旌,高涛,陈璞. 装备制造技术. 2017(02)
[4]天津港码头结构加固改造综述[J]. 王轩,任伟. 港工技术. 2016(S1)
[5]一种基于光纤布拉格光栅的金属腐蚀传感器[J]. 宋世德,李鹏,周卫杰,王晓娜. 光电子·激光. 2015(10)
[6]Reliability-based service life prediction of existing concrete structures under marine environment[J]. 吴灵杰,周拥军,寇新建,蒋萌. Journal of Central South University. 2015(09)
[7]碳化对混凝土钢筋锈蚀的影响[J]. 刘兴博. 广东建材. 2013(10)
[8]混凝土中钢筋腐蚀实时监测研究现状及展望[J]. 熊传胜,蒋林华,王维春,宋子健,王涛. 材料导报. 2012(11)
[9]道路除雪化冰技术研究[J]. 郭子仪,罗茂盛,范振华. 交通科技. 2011(05)
[10]浅析桥梁结构耐久性[J]. 乔琪. 价值工程. 2011(14)
博士论文
[1]光纤光栅传感技术与工程应用研究[D]. 孙丽.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]基于弥散裂缝模型的混凝土保护层锈胀开裂初步研究[D]. 季呈.重庆大学 2013
[2]光纤光栅应变传感器的设计与研究[D]. 赵丽燕.南京理工大学 2009
[3]氯离子环境下的双掺混凝土耐久性研究[D]. 邢占东.大连理工大学 2006
[4]光纤光栅应变传感器的研制及应用[D]. 南秋明.武汉理工大学 2003
本文编号：3714030
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