氯盐锈蚀钢筋混凝土梁的动力特征检测与损伤识别研究

摘要

沿海地区工程结构易因氯盐侵蚀诱发钢筋锈蚀，导致混凝土结构破坏甚者坍塌，造成巨大的经济损失。对于海洋环境中的钢筋混凝土结构应在失效状态之前进行损伤识别，及时预警并制定相应的修复加固措施。目前对于钢筋锈蚀的动力特征损伤识别研究较少，已有研究也大多为损伤存在、损伤位置和损伤程度中单一层次识别，很少有文献研究多层次损伤识别。所以为了对实际工程结构进行多层次损伤识别，开展氯盐锈蚀钢筋混凝土梁的动力特征检测与多层次损伤识别研究具有重要的工程应用价值。
　　本文以钢筋混凝土梁为对象开展了三方面研究:研究不同氯盐掺量对钢筋锈蚀和混凝土性能影响，确定适宜掺量保证钢筋在通电加速锈蚀过程中达到预定锈蚀率并对混凝土力学性能影响相对较小;按照梁中钢筋位置不同、均匀锈蚀以及不同局部锈蚀位置三种情况设计并制作掺氯盐试验梁，通过对试验梁锈蚀全过程的动力特征检测，研究频率和振型随着钢筋锈蚀率增大的变化规律;基于试验确定的动力特征参数提出多层次损伤识别方法，通过理论模型对该方法进行可行性探讨，并在试验梁的损伤识别中进行验证。研究结果表明：⑴通过对7种不同氯盐掺量试件抗压强度、电通量、腐蚀电位和极化电位研究发现，当NaCl掺量为1.90％时能够保证钢筋达到预定锈蚀率并对混凝土力学性能影响相对较小;⑵在通电加速锈蚀1d～30d过程中发现，随着钢筋锈蚀率增大，均匀锈蚀试验梁与局部锈蚀试验梁的前3阶频率均发生相应下降，最多达15.00％，与之相对应前3阶振型在锈蚀位置处也发生相应变化;⑶基于频率和振型提出多层次损伤识别方法，通过该方法对局部锈蚀试验梁进行损伤识别，识别出:损伤存在、损伤位置为预设锈蚀位置处、损伤程度为截面抗弯刚度降低59.90％，与试验结果吻合，证明多层次损伤识别方法可以用于实际工程。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 混凝土结构中钢筋锈蚀研究

1．2．1 钢筋锈蚀机理

1．2．2 电化学加速钢筋锈蚀方法

1．2．3 锈蚀钢筋混凝土结构承载力与抗弯刚度研究现状

1．3 基于动力特性的结构损伤识别研究

1．4 振动测试在锈蚀钢筋混凝土结构损伤识别中应用

1．5 课题研究目的与内容

1．5．1 课题研究目的

1．5．2 课题研究内容

第二章 电化学加速锈蚀氯盐掺量试验研究

2．1 试验设计

2．2 试验材料及设备

2．2．1 试验材料

2．2．2 试验设备

2．3 试验内容

2．3．1 混凝土配合比试验

2．3．2 混凝土抗压强度试验

2．3．3 混凝土电通量试验

2．3．4 钢筋锈蚀情况检测试验

2．4 结果与分析

2．4．1 混凝土抗压强度试验结果与分析

2．4．2 混凝土电通量试验结果与分析

2．4．3 半电池电位法试验结果与分析

2．4．4 极化电位法试验结果与分析

2．5 本章小结

第三章 钢筋混凝土梁锈蚀全过程的动力特征检测研究

3．1 试验设计

3．2 试验前期准备

3．2．1 试验材料与设备

3．2．1 试验梁设计与制作

3．3 动力测试试验方法设计与验证

3．3．1 试验梁锈蚀前的动力特征理论解与有限元解

3．3．2 动力测试试验方法设计

3．3．3 动力测试试验方法验证

3．4 结果与分析

3．4．1 试验梁加速锈蚀方法与锈蚀过程

3．4．2 试验梁锈蚀过程中动力特征测试

3．4．3 试验梁动力测试试验结果与分析

3．5 本章小结

第四章 锈蚀钢筋混凝土梁的多层次损伤识别研究

4．1 多层次损伤识别方法提出

4．1．1 相关理论

4．1．2 多层次损伤识别方法识别步骤

4．2 多层次损伤识别方法可行性探讨

4．2．1 多层次损伤识别方法在一数值模拟简支梁损伤识别中应用

4．2．2 多层次损伤识别方法在一混凝土局部脱落梁损伤识别中应用

4．3 多层次损伤识别方法在锈蚀试验梁中应用

4．3．1 损伤存在识别

4．3．2 损伤位置识别

4．3．3 损伤程度识别

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历