混凝土结构钢筋锈蚀无损检测方法研究进展

钢筋混凝土结构性能优良并且成本低廉,广泛应用于基础设施建设和工业民用建筑中。在外部荷载和环境侵蚀等因素的作用下,结构中的钢筋不可避免地出现锈蚀情况,降低了结构的安全性和耐久性,导致高昂的维修费用。对混凝土结构钢筋锈蚀情况进行定期检测,对于确定锈蚀出现后结构的承载力、预测结构剩余寿命等有直接意义。经过多年发展,融合了多学科理论,钢筋锈蚀无损检测技术已经应用在一些实际工程上。但是现代工程建设对锈蚀检测技术提出了更高的要求,尤其是在大数据和机器学习等新一代信息技术的推动下,钢筋检测方法面临着向数字化、自动化和智能化的产业变革和技术升级。为了推动钢筋混凝土结构检测技术和评价体系的进步,本文对钢筋锈蚀无损检测的主要方法进行了总结评述,重点探讨新兴智能感知技术在钢筋锈蚀检测方面的应用和研究成果,提出现有技术面临的挑战,展望其未来发展方向。

多传感器钢筋锈蚀无损检测数据的机器学习

在对多传感器无损检测数据进行自动评估的过程中,由于数据本身的复杂性高,所以传统算法的计算效率及准确性低下。基于多传感器钢筋混凝土锈蚀试验所得的无损检测数据,设计了基于逻辑回归算法的决策树算法及Boosting模型,并将其结果与基本的逻辑回归算法的结果进行量化、比较和分析。结果表明:与通过小型异构数据集训练出的具有复杂决策边界的决策树算法相比,简单稳健的逻辑回归算法得到的分类效果更优,而通过Boosting模型可以进一步改善逻辑回归算法分类效果并实现数据的自动评估。

基于改进电磁检测技术的变电站混凝土构架钢筋锈蚀检测系统设计

针对变电站混凝土构架中钢筋锈蚀检测问题,考虑到传统电磁检测技术存在的局限性,本文设计了一种基于改进电磁检测技术的钢筋锈蚀检测系统。本系统根据LC振荡电路的原理,在变电站的钢筋混凝土结构中预埋入粗细不同的多根钢丝,电路的谐振频率会随着这些钢丝依次断裂而逐渐变大,通过测量其谐振频率的变化即可判断各钢丝的通断情况,进而判断混凝土结构中钢筋的锈蚀程度。同时本文采用直接测量读取电感两端电压幅频特性的方法判断钢丝通断状态,简化了系统电路且便于测量。

磁介质理论在钢筋锈蚀检测中的应用研究

基于磁介质理论,根据钢筋混凝土结构中钢筋与铁锈、混凝土、水等成分的不同磁导率特征,采用数值模拟方法分析钢筋对空间磁场分布的影响。分析结果表明,钢筋对其周围磁场强度有显著的增强作用,随着钢筋直径的减小,增强作用逐渐减弱。根据数值模拟结果,设计了MCD钢筋锈蚀检测传感器,并对混凝土中钢筋锈蚀过程进行了监测。试验结果表明,仪器能够动态、定量化表征钢筋锈蚀率,检测结果具有较高的精度。

铁塔基础钢筋锈蚀电磁检测系统设计

针对输电铁塔基础中钢筋锈蚀检测问题,考虑到传统检测方法存在损坏基础结构、电源续航短等缺点,设计了一种基于电磁检测的无源、无引线埋入式传感器系统。该系统依据LC振荡电路的原理,在铁塔基础的钢筋混凝土结构中预埋入钢丝,然后通过检测其锈蚀断裂的信号来检测铁塔基础中钢筋锈蚀情况。

基于电磁法的钢筋混凝土腐蚀度检测研究

钢筋锈蚀已成为钢筋混凝土结构失效的重要诱因,电磁传感器电路中元件参数的选择直接影响钢筋锈蚀信息的检测结果。基于电感耦合的钢筋锈蚀检测传感器原理,运用Saber软件仿真研究了传感器电路中电容值、电感线圈值对传感器性能参数(谐振频率、Dip的宽度和深度、谐振频率差)的影响,为传感器电路的最佳元件参数的选择提供了依据,使得传感器能高效地检测出混凝土中钢筋锈蚀信息;传感器电路用工业板搭建,通过对电路板布线的优化及元件的合理布局,提高了钢筋锈蚀信息检测精度,同时简化了传感器的面积,为后续的传感器的封装与安装提供了便利。

基于磁场的钢筋锈蚀仪数值仿真分析研究

基于磁介质理论的钢筋锈蚀检测传感器(MCD)能够动态、定量化表征钢筋锈蚀率,检测结果具有较高的精度。为了对MCD进行更进一步的优化设计,必须深入研究MCD的测量原理。文中采用数值仿真技术建立了MCD的数值模型,分析研究了钢筋的长度和放置位置对MCD测试结果的影响。研究结果表明,当钢筋长度大于1cm时,MCD的测量电压基本不受影响;钢筋的最佳放置位置应在MCD测试区域的中心点,其测量结果才会更加精确,并符合在测量前所建立的拟合曲线及拟合公式。

基于分布式光纤的钢筋混凝土锈胀开裂监测试验研究

氯盐引起的钢筋混凝土锈胀开裂是影响结构耐久性的主要病害之一,对锈胀开裂进行全过程监测是评估结构的剩余使用寿命和做出维修决策的关键。分布式光纤传感技术是一种新型光电监测技术,可实现腐蚀环境下的应变、温度的长距离分布式检测,适用于钢筋混凝土锈胀开裂监测。本文基于钢筋混凝土锈胀开裂的力学原理,设计了钢筋混凝土锈胀开裂全过程的分布式光纤传感监测技术,通过内压加载模拟试验标定了光纤应变和混凝土膨胀、裂缝之间的对应关系,最后采用通电加速试验验证了本文提出方法的有效性。结果表明,分布式光纤传感技术能实时跟踪监测锈胀开裂全过程,监测数据可用于判断初始开裂发生的时间点,由标定试验获取的应变/裂缝系数可实现锈胀裂缝的宽度估算,为工程结构养护管理提供决策依据。