钢筋锈蚀的光纤传感监测试验和数值分析研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuyan68
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钢筋绣烛是造成混凝土结构耐久性失效的最主要的原因,很多钢筋混凝土结构由于钢筋锈烛而被修复、拆毁,造成了巨大的经济损失。目前,结构健康监测成为保证重要建筑物运营安全的主要手段,由于光纤抗干扰、抗腐烛的优点,光纤传感监测技术己经被广泛用于结构健康监测中,这项技术有望克服传统钢筋锈烛监测的不足而应用到锈烛监测领域中。本文基于白光光纤传感技术对混凝土中钢筋锈胀进行监测试验,对混凝土保护层锈胀开裂数值模拟进行分析研宄,主要做了以下工作:对基于光纤Michelson干涉的白光光纤形变测量仪的基本结构原理进行阐述,基于白光光纤形变测量传感技术设计了钢筋绣烛传感器。采用恒电流通电加速锈烛试验法,设计两种钢筋锈烛监测试验方案,分别对不同保护层厚度下混凝土保护层绣胀开裂前和开裂后的钢筋锈胀环向应变进行试验研宄,同时对试验中混凝土锈胀开裂后裂缝宽度变化进行研宄。试验得出白光形变测量仪可以对微小形变进行监测.;试验验证了钢筋绣胀监测传感器可以对混凝土中钢筋锈烛实现全寿命的定量监测,传感器的精度高,灵敏度好;较厚的混凝土保护层可以有效的延长混凝土锈胀开裂的时间,监测应变与混凝土裂缝宽度的发展趋势相似。采用Abaqus混凝土塑性损伤模型,对混凝土保护层开裂前的钢筋锈胀试验进行数值模拟。通过模拟保护层绣胀微裂纹发展过程,分析得出保护层开裂时数值模拟和试验的应变结果相吻合,并通过模拟结果判断试验过程中对应保护层锈胀微裂纹发展位置。用保护层开裂时的径向位移和环向应变作为指标,分别将混凝土保护层厚度、混凝土强度和钢筋直径三个变量对钢筋均匀锈姓和非均匀锈烛的影响进行数值讨论分析,得出环向应变作为评价钢筋均匀和非均勾锈烛程度的指标更加合理。通过均勾和非均匀绣烛数值分析均可得出,保护层开裂时环向应变随着混凝土抗拉强度的增大而增大,随着保护层厚度的增加而增加,随着钢筋直径的增加而减小,随着相对保护层厚度的增加而增加,在非均勾锈烛中,随着混凝土抗拉强度的增大,环向应变与相对保护层厚度的关系曲线的斜率越大。
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