基于压磁效应的锈蚀钢筋应力状态检测试验研究

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1、基于压磁效应的锈蚀钢筋应力状态检测试验研究金伟良ma毛江鸿徐方张军浙江大学宁波理工学院浙江大学结构工程研究所摘要：钢筋锈蚀是严重威胁结构安全的耐久性问题，棊于压磁效应，研宄均匀锈蚀和坑蚀两种锈蚀钢筋的应力状态与压磁场变化的关系。首先，采用通电加速锈蚀方法进行钢筋均匀锈蚀和点蚀试验;然后，通过轴向拉仲静载试验和疲劳加载试验,分析锈蚀钢筋的压磁信号特征。试验结果显示，磁感强度与钢筋应力状态之间其有较好的对应关系，屈服阶段不同锈蚀率下的钢筋磁感强度曲线有较明显区别，疲劳荷载作用下锈蚀钢筋的法向残余磁感强度和磁滞回环面积均呈现疲劳三阶段变化规律，可进一步

2、运用于钢筋应力状态的检测中。关键词：均匀锈蚀;坑蚀压磁效应;磁感强度;磁滞冋环;钢筋锈蚀;应力状态;作者简介：金伟良(1961-),男，教授，主要从事工程结构可靠性理论和应用的研光。E-mail:jinwl@zju.cdu.cn作者简介：毛江鸿。E-mail:jhmao@nit.zju.edu.cn收稿日期：2017-05-29基金：国家科技支撑资助项目(2015BAL02B03)ExperimentalstudyonstressdetectionofcorrodedsteelbarsbasedonpiezomagneticeffectJINWe

3、iliangXIANGKaixiaoMAOJianghongXUNingboInstituteofTechnology,ZhejiangUniversity;Abstract：Rebarcorrosionhasbecomeaseriousthreattostructuralsafety.Basedonpiezomagneticeffect,itwasfocusedonrelationshipsbetweenthestressstatesandmagneticsignalchangesundertwokindsofcorrosionforms(un

4、iformcorrosionandpittingcorrosion).Firstly,theacceleratedcorrosionmethodwasappliedtoobtaincorrodedsteelbars.Uniaxialtensiontestsunderstaticandcyclicloadingswerecarriedouttoanalyzetheevolutionofmagneticsignal.Thetestresultindicatesthatthemagneticfieldintensityiscorrespondingto

5、thestressstateoftherebar.Tntheyieldstage,themagneticfieldintensitycurvesunderdifferentcorrosionratiosarcobviouslydifferent.Italsoshowsthattheresidualmagneticintensityandthehysteresisloopareaexperiencethreestepsofvarieties,whichcanbefurtherutilizedinthestressdetectionofcorrode

6、drebar.Keyword：corrodedsteelbar;piezomagneticeffect;magneticfieldintensity;hysteresisloop;rebarcorrosion;stressstate;Received：2017-05-29钢筋锈蚀是沿海工程钢筋混凝土结构性能劣化的最主要原因，因而锈蚀钢筋的力学性能一直是国内外学者关心的重要问题ill。Uomoto等m对受环境影响的钢筋混凝土结构屮的锈蚀钢筋进行试验测试，发现钢筋锈蚀后，屈服强度和极限强度发生5%〜10%的下降。Abdullah皿利用通电加速锈蚀混凝

7、土中钢筋的方法,对锈蚀率从0%~80%的钢筋进行了抗拉测试，实验结果显示当锈蚀率到达一定程度时，名义应力强度和延性都将降低。Castel等［4-5］对已服役14年的钢筋混凝土梁进行试验测试，发现锈蚀会导致钢筋截面积减小，钢筋混凝土梁刚度降低、承载力下降。袁迎曙等M通过现场采样、实验室加速锈蚀及模拟制作三个途径获取锈蚀钢筋，试验结果表明锈后钢筋的屈服强度、极限强度、延仲率均显著下降。张克波等XZ1对361根锈蚀钢筋进行试验后发现锈后的带肋钢筋比光圆钢筋性能下降更快，加速锈蚀试件比自然锈蚀试件性能下降更快。陈才生M对重载及腐蚀梁进行疲劳试验，结果表明

8、梁中锈蚀钢筋对疲劳损伤十分敏感，构件整体性能加速劣化。实际混凝土结构屮钢筋的锈蚀以坑蚀为主m，导致钢筋截面损失与力学性能退化［10-11