粘结损伤是钢筋混凝土结构最严重的破坏形式，它具有隐蔽性比较高、随机性强、局部化突出等特征，而目前针对这类典型的界面损伤监测还缺乏相应的手段。本项目结合主动波导能够测试既有损伤及对小损伤较敏感和被动波导能够监测损伤演化过程等优点，提出主被动波导集成技术监测其损伤。首先提出一种计算速度快、精度高的谱单元方法模拟粘结失效波导传播，采用虚拟谱单元来模拟边界反射，得到其传播规律。其次，研制主被动波导共线一体化复合多模块传感器及智能传感网络系统、发展相应的监测方法和技术；优化激励信号和主被动波导测试方法选择；提出强噪声环境中的多模态、强频散和非线性波导信号去噪及分析方法，得到不同粘结损伤模式下波导特征参数。再次，基于波导测试信号评价钢筋与混凝土粘结失效损伤演化规律、探讨损伤定位概率分析和融合方法； 实时修正钢筋混凝土粘结损伤模型。最后，通过实验验证本项目提出的方法有效性和正确性。

本项目进行了钢筋损伤及其钢筋混凝土剥离损伤主被动谱单元方法模拟方法。基于Rayleigh - quotient方法讨论了小波有限元的数值频散误差；提出了一种适合并行计算的基于FFT的小波有限元谱方法，克服了小波有限元时域积分法模拟高频弹性波时严格的时间步长限制，采用单元层面的动力缩聚技术进一步缩减了系统总自由度数。并将该方法用于一维结构中裂缝、脱粘等损伤的导波检测。研制主被动波导共线一体化复合多模块传感器及智能传感网络系统、发展相应的监测方法和技术。测试了不同剥离损伤程度钢筋混凝土试件，得到了剥离长度比与时频域信号幅值的相关关系，提出了能量衰减分析方法，发现超声导波能量衰减曲线更能有效评价混凝土与钢筋界面剥离程度。进行不同的钢筋腐蚀损伤程度进行了超声导波测试，通过腐蚀前后的信号对比，分析不同腐蚀情况下的信号变化，得到信号与腐蚀程度的一一对应关系。运用小波包分析得到了钢筋混凝土腐蚀损伤超声导波信号时频曲线，给出了各个损伤阶段的波形特征、损伤类别和频率分布。进行了CFRP/钢管复合约束混凝土柱轴压作用下的声发射监测试验，并对其损伤发展进行了分析。利用声发射累积能量、RA和AF值分析、信号强度分析和b值分析分别对CFRP/钢管复合约束混凝土柱在轴压作用下的受力状态、混凝土裂缝形式发展变化、损伤强弱程度和损伤裂缝的发展进行了分析和评估。分析结果表明，利用有效的声发射参数能够很好表征CFRP/钢管复合约束混凝土损伤演化过程及其破坏形态。验证了波束成形算法对板状结构主被动探伤定位成像的有效性，利用信号Hilbert变换和概率诊断成像技术对损伤定位进行了优化改进，摆脱了定位算法对波速精确性的依赖。并对该定位成像算法的抗噪性和波速不敏感性进行了分析。 2100433B

钢筋、钢绞线锈蚀严重威胁我国沿海钢筋混凝土桥梁的服役安全，给国民经济带来巨大损失。本项目系统开展海蚀环境钢筋混凝土梁桥耐久性损伤监测与安全评价研究。首先，提出基于预应力自平衡体系平面应力状态应力集中的原位锈蚀监测新方法，通过点蚀导致的应力集中，锈蚀监测传感元件局部应变突变实现锈蚀监测，应变测点越靠近锈蚀监测面、蚀坑形状越尖锐、敏感栅长越短、敏感栅中心距越小时锈蚀监测越敏感，通过在保护层不同深度布设锈蚀监测传感元件，采用Bayesian理论依次更新钢筋位置的初始锈蚀与锈蚀风险，提高锈蚀监测的可靠性。其次，考虑阻滞及胶凝材料吸附作用，计算暴露区域、保护层厚度、配合比、温湿度条件、临界浓度及角部二维扩展对钢筋初锈时间的影响，将敏感参数视为随机变量构造Kriging代理模型，采用Monte Carlo模拟钢筋初锈时间的概率分布，根据设计使用期内暴露区域及钢筋所处位置的锈蚀风险，设计不同保护层厚度使不同部位的钢筋具有相同的初锈时间且超越概率相同，系统地建立海蚀环境钢筋混凝土结构等概率耐久性设计方法。最后，确定锈蚀钢筋、钢绞线剩余疲劳寿命是海蚀环境钢筋混凝土梁桥失效的关键控制因素，构建考虑锈蚀程度影响的钢筋、钢绞线疲劳寿命预测统一多参数Weibull模型及钢绞线束疲劳寿命预测模型，钢绞线、钢绞线束疲劳寿命随着锈蚀程度增加而迅速减小，低应力幅条件下钢绞线、钢绞线束疲劳寿命随着锈蚀程度的增加降低更多，随着锈蚀程度的增加，指定疲劳寿命下钢绞线的许用应力幅迅速降低。通过锈蚀监测、初锈时间模拟及传感元件布设，实现初始锈蚀与锈蚀风险的监测及更新，形成海蚀环境钢筋混凝土结构等概率耐久性设计方法，考虑锈蚀后剩余疲劳寿命控制梁桥的服役安全，构建锈蚀钢筋、钢绞线疲劳寿命预测模型，以10%断丝率作为锈蚀钢绞线束疲劳寿命终止条件，系统地形成海蚀环境钢筋混凝土梁桥损伤监测与服役安全评价体系，对新建桥梁耐久性设计及在役桥梁剩余寿命评价具有重要的指导价值。 2100433B

混凝土结构状态耐久性评价的一个重要的基础性问题是如何根据在役结构的实时监测信号与无损检测信息判断结构状态进而评价其剩余寿命。实时监测信号与无损检测信息与混凝土材料及结构的力学性能、性能退化过程密切相关，本项目拟从时域空间的变化角度入手，采用上述物理量来构筑材料损伤变量，采用损伤力学理论描述混凝土损伤和力学性能演变的衰减本构模型，进而建立基于无破损检测的混凝土损伤破坏准则。.本项目研究的基本思想是以 2100433B

规则波导[1]是无限长均匀直波导，即横截面几何形状和尺寸、壁结构及媒质分布在轴线方向均不改变的波导，见图。又称均匀波导。

根据其横截面形状不同有矩形波导、圆形波导、脊形波导、椭圆波导、三角形波导等。前两种应用最多。