钢筋混凝土是全世界土木工程领域应用最为广泛的一种组合材料,钢筋混凝土桥梁结构往往处于复杂的腐蚀环境作用中,无论是混凝土还是钢筋的腐蚀都会使得钢混结构的性能退化。钢筋在日益严重的腐蚀情况下,不仅使得钢筋本身的粘结力不断降低,还会使钢筋混凝土构件的整体稳定性也不断降低。当钢筋腐蚀严重时,会导致突然性的结构损坏并引发重大安全事故,造成人员伤亡和经经济损失。因此,很有必要对混凝土中钢筋的腐蚀进行监测,及时了解结构的服役状态。本文采用OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometer)分布式光纤监测混凝土中钢筋在氯离子环境下的腐蚀。研究内容主要包括以下几个方面:归纳总结了已有的钢筋腐蚀监测技术,分析了电化学方法和非电化学方法的优劣势,无论是电化学方法还是非电化学方法均很难做到在时间和空间上对钢筋腐蚀开裂进行连续监测。通过电化学分析揭示了钢筋腐蚀的机理,分析讨论了钢筋不均匀腐蚀的原因及其对结构的影响。结合法拉第定律和弹性力学理论推导了锈蚀率、锈胀力及应变的理论计算式。分析了OFDR分布式光纤传感原理,并基于该原理设计了一种OFDR分布式光纤腐蚀传感器,通过对不同光纤缠绕间距时的传感器校准试验确定了分布式光纤在螺旋线缠绕时其传递系数。本文制作了18根含有不同直径钢筋、不同保护层厚度的混凝土(砂浆)圆柱试件,将光纤以不同螺距的螺旋线方式缠绕在混凝土(砂浆)柱试件上,进行加速腐蚀试验。在加速腐蚀试验中,钢筋锈胀引起混凝土(砂浆)表面产生的应变通过OFDR传感光纤获取。通过试验研究验证了OFDR分布式光纤监测钢筋腐蚀开裂的可行性。试验结果表明,钢筋腐蚀导致混凝土(砂浆)保护层开裂,进而引起OFDR应变谱出现峰值。随着钢筋腐蚀损失的增大,应变峰值随之增大。相同腐蚀情况下,钢筋直径越大(或保护层越小),裂缝开裂速度增大,同时裂缝宽度增大。光纤缠绕间距越小,监测到的数据越多,监测盲区越低,但在时间和空间上的完整性有所减小。采用螺旋线方式缠绕的光纤在基于OFDR技术监测钢筋腐蚀所引起的混凝土(砂浆)开裂时,其敏感性较好,有效性和监测范围存在一定的局限性,大部分试件通过较为完整的数据反映出混凝土表面刚刚开裂的阶段,直径5cm以下的试件在光纤缠绕间距适宜时的整体监测效果较好。