本文選題：鋼筋銹蝕 + 阻尼比��； 參考：《山東大學》2017年碩士論文

【摘要】：結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)和模態(tài)參數(shù)識別技術(shù)從誕生之日起,就是為了解決實際工程中的問題,因此其具有較高的實用價值和現(xiàn)實的工程背景。模態(tài)參數(shù)識別和結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)被越來越多的應(yīng)用于對結(jié)構(gòu)的損傷診斷和健康監(jiān)測,并且受到越來越多的重視,也逐漸開始成為工程研究領(lǐng)域的熱點。鋼筋的銹蝕損傷不僅僅會降低結(jié)構(gòu)的使用壽命,更會降低結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在土木工程中,混凝土與鋼筋之間產(chǎn)生的粘結(jié)強度退化和結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生,一般都是由鋼筋的銹蝕所引起的。通過對鋼筋銹蝕前后的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)動力特性的變化的研究,可以為工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的損傷檢測提供科學的依據(jù)。本文依據(jù)法拉第定律,對鋼筋采用通電加速銹蝕的試驗方法,一共獲得了六根產(chǎn)生鋼筋銹蝕的試驗梁。在銹蝕過程中,將鋼筋的銹蝕按照銹蝕率分為0%,5%,10%和15%四個階段,通過四種鋼筋的銹蝕階段,研究鋼筋銹蝕對結(jié)構(gòu)的阻尼比和固有頻率的影響。本文的主要研究內(nèi)容如下:1)設(shè)計并澆筑了試驗用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)T形梁,同時對鋼筋的銹蝕裝置也進行了設(shè)計。根據(jù)法拉第定律,計算得到了在不同的銹蝕程度下,銹蝕所需要的電流密度、電流大小和通電時間。同時在鋼筋銹蝕前,通過對試驗梁進行處理,成功的控制了鋼筋的銹蝕區(qū)域和銹蝕程度。2)利用懸臂梁自由振動的衰減特性,采用振動測試的方法,在鋼筋的銹蝕率為0%,5%、10%和15%四個階段時,對懸臂梁進行模態(tài)測試,同時對結(jié)構(gòu)的響應(yīng)信號進行傅里葉變換處理,得到了試驗梁在不同銹蝕率下的阻尼比和固有頻率。3)取出銹蝕的鋼筋并進行清洗處理和稱重,發(fā)現(xiàn)在實驗過程中鋼筋的實際銹蝕率是在理論值附近,這表明在實驗中成功的控制了鋼筋的銹蝕程度,同時通過目測發(fā)現(xiàn)人為控制鋼筋銹蝕區(qū)域的方法也是有效可行的。4)通過對實驗所得數(shù)據(jù)進行處理和分析,發(fā)現(xiàn)鋼筋混凝土試驗梁的阻尼比隨著鋼筋銹蝕程度的加深而增大,呈上升趨勢;試驗梁的固有頻率隨著鋼筋銹蝕程度的加深而減小,并且呈減小趨勢。對試驗數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn),鋼筋銹蝕對結(jié)構(gòu)的動力特性有著非常顯著的影響。5)利用ANSYS建模軟件,采用有限元的方法,對鋼筋不同銹蝕程度下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的動力特性進行了數(shù)值模擬計算,并將數(shù)值模擬的結(jié)果同實驗的結(jié)果進行比較和分析,最后發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬計算出來的固有頻率結(jié)果與實驗所得的固有頻率結(jié)果相近。本文的研究結(jié)果顯示,鋼筋銹蝕對結(jié)構(gòu)的動力特性有著非常顯著的影響。同時也表明,通過利用結(jié)構(gòu)的自由振動衰減特性,采用振動測試的方法所測得的阻尼比和固有頻率,是能夠作為診斷指標用于對結(jié)構(gòu)銹蝕損傷的損傷識別中。
[Abstract]:Structural damage identification technology and modal parameter identification technology from the date of birth, is to solve the problems in practical engineering, so it has higher practical value and practical engineering background. Modal parameter identification and structural damage identification technology are more and more used in structural damage diagnosis and health monitoring. More and more attention has been paid to modal parameter identification and structural damage identification technology, which has gradually become a hot topic in the field of engineering research. Corrosion damage of steel bars will not only reduce the service life of the structure, but also reduce the stability of the structure. In civil engineering, the degradation of bond strength between concrete and steel bar and the formation of structural cracks are generally caused by the corrosion of steel bar. Through the study of the dynamic characteristics of reinforced concrete structures before and after corrosion, it can provide a scientific basis for the damage detection of reinforced concrete structures in engineering. According to Faraday's law, the test method of electric accelerated corrosion of steel bar is adopted in this paper, and six test beams producing corrosion of steel bar are obtained. In the process of corrosion, the corrosion of steel bar is divided into four stages according to the corrosion rate: 10% and 15%. Through the corrosion stage of four kinds of steel bar, the influence of corrosion on damping ratio and natural frequency of the structure is studied. The main research contents of this paper are as follows: (1) the T-shaped beam of reinforced concrete structure is designed and poured, and the corrosion device of steel bar is also designed. According to Faraday's law, the current density, current size and electrification time of corrosion are calculated under different corrosion degrees. At the same time, before the corrosion of steel bar, the corrosion area and corrosion degree of steel bar are successfully controlled by the treatment of the test beam, and the vibration test method is adopted by using the attenuation characteristic of the free vibration of the cantilever beam. When the corrosion rate of steel bar is 10% and 15% respectively, the cantilever beam is tested in mode, and the response signal of the structure is processed by Fourier transform. The damping ratio and natural frequency of the test beam under different corrosion rates are obtained. The corroded steel bars are removed, cleaned and weighed. It is found that the actual corrosion rate of the steel bars is near the theoretical value in the experimental process. This indicates that the degree of corrosion of steel bar is controlled successfully in the experiment, and the method of artificial controlling the corrosion area of steel bar by visual inspection is also effective and feasible. 4) by processing and analyzing the data obtained from the experiment, It is found that the damping ratio of reinforced concrete test beams increases with the deepening of corrosion degree of steel bars, and the natural frequency of test beams decreases and decreases with the deepening of corrosion degree of steel bars. By analyzing the test data, it is found that the corrosion of steel bar has a very significant effect on the dynamic characteristics of the structure. 5) using ANSYS modeling software, the finite element method is used. The dynamic characteristics of reinforced concrete structures with different corrosion degree are numerically simulated, and the results of numerical simulation are compared and analyzed with the experimental results. Finally, it is found that the numerical simulation results of the natural frequencies are close to the experimental ones. The results of this paper show that the corrosion of steel bar has a very significant effect on the dynamic characteristics of the structure. It is also shown that the damping ratio and natural frequency obtained by using the method of vibration measurement can be used as diagnostic indexes to identify the structural corrosion damage by using the free vibration attenuation characteristics of the structure.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU375;TU317

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本文編號：2019972