混凝土结构的耐久性问题严重影响着现役结构的可靠性和预期使用年限,而钢筋锈蚀和混凝土冻融损伤又属于混凝土耐久性范畴内最为重要的两个问题,结构在二者不断的作用下,将会产生重大的安全隐患,往往造成重大的人员伤亡、巨大的经济损失和不良的社会影响。因此,对结构所遭受的钢筋锈蚀及混凝土冻融损伤进行有效监测,通过数据分析给出结构的健康状态,是非常迫切的。已有的钢筋锈蚀损伤监测方法能够实现对钢筋锈蚀发生的监测,为钢筋锈蚀监测领域打下了良好的基础,但是其不能实现对钢筋锈蚀全过程的监测,只能实现定性分析。而对混凝土冻融损伤监测的研究还比较少,而且都处于实验室的研究阶段。目前,更缺乏对钢筋锈蚀和混凝土冻融损伤在实际工程环境下长期监测的研究。本文以此为研究背景,基于白光干涉传感技术,光纤线圈监测手段,分别对钢筋锈蚀损伤和混凝土冻融损伤的长期监测技术以及评定进行了初步探究,并面向实际工程结构,开展了钢筋锈蚀与混凝土冻融光纤监测系统的集成与应用研究。全文主要内容如下:(1)基于白光干涉传感技术,光纤线圈监测手段,设计并优化了监测钢筋锈胀应变的钢筋锈蚀传感器,通过加速锈蚀试验,对钢筋锈蚀过程产生的钢筋锈胀应变以及保护层表面应变进行了实时监测,分析了在同一室温环境下,保护层厚度和水灰比对传感器中光纤应变的影响,提出温度补偿方案;然后分析了保护层厚度、混凝土强度对钢筋锈胀应变的影响规律,通过分析钢筋锈胀应变与保护层表面应变之间的发展规律,确定了混凝土保护层表面开裂时的钢筋锈胀开裂应变;通过分析裂缝宽度与钢筋锈胀应变之间的发展规律,得到裂缝宽度与钢筋锈胀应变的关系式,实现了基于钢筋锈胀应变对保护层表面开裂后裂缝扩展的监测。(2)借助于有限元模型,分别研究了钢筋直径、c/d、箍筋对界面混凝土开裂时的钢筋锈胀应变以及保护层表面开裂时的钢筋锈胀开裂应变的影响;基于对保护层表面锈胀开裂前这一阶段(t1st阶段)的深入划分,结合钢筋锈胀应变和有限元模拟结果,提出了钢筋锈蚀损伤在t1st阶段的评定指标——钢筋锈蚀损伤因子D,实现了对保护层裂纹贯穿前阶段的损伤评定。(3)基于白光干涉传感技术,采用光纤线圈监测手段,设计了两种监测混凝土冻胀应变的冻融传感器,通过对两种冻融传感器监测结果的对比分析,讨论了两种冻融传感器的稳定性,确定了后续研究所使用的冻融传感器;基于温度对光纤应变影响的分析,提出合理的温度补偿方案;然后通过混凝土快速冻融试验,研究了不同水灰比的混凝土试件在盐冻环境下冻胀应变随冻融循环的变化规律,从冻胀应变角度对混凝土的冻融损伤机理进行了阐述,通过对冻胀残余应变与传统评价指标(质量损失率和相对动弹性模量)的对比分析,提出了临界冻胀残余应变,用以表征混凝土基体在冻融作用下开始劣化加速。(4)以(1)的研究成果为基础,针对大连星海湾大桥现场的服役环境,提出并设计了钢筋锈蚀监测系统,锈蚀试件的混凝土配比以及保护层厚度等参数根据现场的实际情况确定,集成了能够长期以及自动进行数据采集的钢筋锈蚀光纤监测系统,并对现有的数据进行了分析;同时,以(3)的研究结果为基础,根据业主要求以及现场实际环境,在红沿河核电站的取水口处设计并集成了混凝土冻融损伤光纤监测系统,并根据现场的实际情况完善了温度补偿方案,分析了为期一个冬季长期监测到的数据;监测系统的集成与应用为研究实际工程环境下的钢筋锈蚀损伤与混凝土冻融损伤提供了宝贵的数据。