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基于改进交流阻抗法的混凝土内钢筋腐蚀检测研究
| 论文题名： | 基于改进交流阻抗法的混凝土内钢筋腐蚀检测研究 |
| 关键词： | 钢混桥梁;钢筋腐蚀;桥梁检测;交流阻抗法 |
| 摘要： | 交通系统是最重要的生命线系统之一，是关系社会与经济协调发展的重要基石。作为交通系统的重要单元，桥梁是交通畅通的重要保证。目前，我国大部分桥梁为钢筋混凝土桥梁，且多数桥梁是20世纪60-70年代建造的，混凝土内钢筋腐蚀已经对我国的桥梁耐久性和安全性构成了严重威胁。钢筋腐蚀的早期检测出并采取适当的措施，一则可以防止腐蚀进一步发展，可以极大地提高桥梁的耐久性，延长桥梁的服役时间；二则可以有利于制定桥梁体系的优化养护、维修策略，以阻止桥梁失效事故的发生。 本文以混凝土内钢筋腐蚀的检测技术为出发点，选择基于表面测量技术的交流阻抗法作为研究对象，利用等效电路法系统研究各因素对表观阻抗谱的影响规律，在此基础上提出了一种实用于钢筋混凝土腐蚀评价的改进交流阻抗法。为了建立基于表面测量的交流阻抗法的等效电路，首先研究钢筋与混凝土界面处的阻抗。经过比较，确定界面阻抗的等效电路。利用该等效电路及其阻抗谱图，推导出阻抗谱的曲线特征量（如阻抗虚部峰值时的频率等）与等效电路元件的参数之间的数学关系，从理论上分析元件参数对于界面阻抗谱曲线的影响。并研究将Cole-Cole模型引入界面阻抗的模拟，分析了该模型随参量变化的规律，并证明了如果取值合理，该模型也可以用于模拟钢筋与混凝土界面处的阻抗的变化规律。然后利用检测简图，通过建立适当的坐标系，利用泊松方程以及本问题的边界条件，推导出电流强度一定时，混凝土内任意一点的电势表达式。根据阻抗与电势差之间的关系，分析得到表观阻抗谱的主要影响因素有：界面阻抗、探针排布间距、钢筋埋深和混凝土电阻率等。其后考虑上述因素的影响，分别以基本等效电路和Cole-Cole模型模拟界面阻抗，建立了基于表面测量的交流阻抗法等效电路。计算在该等效电路中表观阻抗谱的表达式。最后通过改变各个参量的值，并利用Matlab软件对计算得到的相应阻抗谱曲线进行了从低频到高频的扫描，最终得到了界面阻抗、钢筋埋深等因素对于表观阻抗谱的影响规律，并根据得到的结论对该方法在实际中的应用提出建议。 |
| 作者： | 代敏 |
| 专业： | 防灾减灾与防护工程 |
| 导师： | 汤爱平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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