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基于自发漏磁效应的钢筋应力状态检测试验研究
| 论文题名： | 基于自发漏磁效应的钢筋应力状态检测试验研究 |
| 关键词： | 钢筋混凝土桥;钢筋内力检测;自发漏磁效应;拉应力 |
| 摘要： | 在桥梁工程中，常用于钢筋混凝土结构中钢筋应力检测的传统方法可分为有损检测法与无损检测法两大类，但均有一定局限性。本文基于金属材料的自发漏磁效应，研究了受拉过程中裸钢筋和外包混凝土钢筋表面自发漏磁场的变化规律，提出了判别钢筋所处应力状态的依据和计算线弹性阶段内钢筋拉应力的方法，主要研究内容与结论包括: (1)开展了裸钢筋试件和外包混凝土钢筋表面自发漏磁场强度随钢筋拉应力的变化关系试验。结果表明，在轴向加载初期，裸钢筋表面自发漏磁信号的切向分量随着拉力的增大而增大，直到拉应力增大到接近65％的钢筋屈服强度时，漏磁信号出现极大值，同时其一阶导数曲线在弹性阶段与屈服阶段均会出现明显的峰值。外包混凝土钢筋表面自发漏磁信号切向分量在加载初期随着拉力增大出现而减小，在钢筋应力接近90％屈服强度时出现极大值点，漏磁信号的一阶导数曲线仅在弹性阶段出现峰值。 (2)通过研究不同拉力下裸钢筋与外包混凝土钢筋表面漏磁场强度随钢筋轴向位置的变化关系，本文提出了“轴向漏磁场波动对数值”AT来反映钢筋轴线方向上自发漏磁场强度的最大变化量。试验结果表明，在钢筋的线弹性范围内，AT与其轴向拉力T之间呈线性关系，其斜率随钢筋直径、外包混凝土强度以及和磁传感器的提离高度变化而变化，利用该线性关系可以对特定的钢筋混凝土结构内部钢筋应力的检测和表征提供依据。针对外包混凝土钢筋试件，本文提出了“面积偏移比参数”SD，在试件的强化阶段内，SD与试件轴向拉力T之间表现出显著的线性关系， SD-T图线性段斜率随钢筋直径、外包混凝土强度以及和磁传感器的提离高度变化而变化。 (3)通过研究钢筋直径对钢筋轴向拉应力检测结果的影响，结果表明，随着钢筋的直径增大弹性阶段内裸钢筋与外包混凝土钢筋表面，自发漏磁信号切线分量出现极大值点处所对应的钢筋拉力增大，同时该拉力与该直径钢筋屈服强度所对应的拉力的比值也随着钢筋直径的增大而增大。两类试件AT-T图中线性段的斜率均随着钢筋直径的增大而表现出增大的趋势。外包混凝土钢筋试件SD-T图中线性段的斜率随着内部钢筋直径的增大而减小。 本文基于金属材料的自发漏磁效应，研究了钢筋表面自发漏磁信号随拉力的变化关系，得出了利用漏磁信号判断钢筋应力状态和计算线弹性阶段和强化阶段拉力的方法与判据，可以为钢筋在受拉过程中拉力的无损检测提供新的方法和思路。该方法成本低、所需设备简单以及操作简便，具有良好的应用前景。 |
| 作者： | 庞草原 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张劲泉;周建庭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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