在近海地区的钢筋混凝土(RC)结构中,钢筋由于高潮湿度和高氯离子含量作用而产生锈蚀的现象普遍存在,如何早期监测RC结构中钢筋锈蚀的产生与发展及破坏全过程具有重要意义。然而,在RC结构中钢筋锈蚀具有一定的局部性且沿钢筋与混凝土界面产生和发展的特点,给钢筋锈蚀程度(尤其是锈蚀面积)与定位评价带来较大挑战。本文采用一种将理论分析、数值计算和试验验证相结合的方法,对RC结构中钢筋的局部锈蚀问题进行监测与评价方法研究,旨在提出一种利用压电超声导波的RC结构钢筋局部锈蚀监测与评价方法,主要内容包括:(1)建立一种基于压电超声导波的钢筋锈蚀监测系统,并研究合理地选取钢筋锈蚀监测中压电导波激发与接收方法与装置。利用压电陶瓷(镐钛酸铅)元件作为激发和接收超声导波的基本元件并结合信号激发与接收装置构成一种监测系统。(2)建立钢筋及周边混凝土层状结构的导波频散方程,并进一步分析不同频率下超声导波在给定波导中的频散与多模态特性等波动行为的特征,得到不同阶段钢筋锈蚀层状波导下的频散曲线。通过改变不同阶段对应的锈蚀层厚度,研究频散曲线的变化规律。(3)基于传感信号中的锈蚀损伤回波信号能量值与分形维数特征值,提出一种钢筋锈蚀评价指标并建立相应的评价体系。所提出的方法可提高界面损伤的识别精度。(4)通过加速腐蚀试验与基于导波波动法的损伤识别试验,验证所提出的频散曲线与钢筋锈蚀评价算法的有效性。首先通过试验验证理论频散曲线的正确性,再利用导波飞行时间法定位损伤位置,最后利用所提出的损伤指标评价损伤程度。研究结果表明:(1)所得到的不同锈蚀条件下RC结构中钢筋的导波频散曲线及基本特性是正确的;腐蚀长度和厚度与传感信号的能量与分形等基本特征密切相关,并建立了腐蚀程度(长度与厚度)与传感信号基本特征之间的拟合关系;(2)利用所提出的基于传感信号能量值和分形特征值的腐蚀损伤指标和腐蚀损伤评价体系,验证钢筋腐蚀对纵向超声导波回波信号能量及分形等特性产生一定程度的影响,腐蚀长度越大且腐蚀层越厚,回波信号的能量值越小且分形特征值越小,所提出的腐蚀损伤指数值越大。