锚固结构作为岩土工程中主要的支护形式之一,广泛应用于坝体支护、基坑支护、边坡支护等重大工程。恶劣的工作环境对锚固结构的耐久性和安全性是一项重大考验,预防锚固结构因锈蚀断裂引发的工程事故尤为重要。目前传统的锈蚀监测方法存在精度不足、灵敏度低等局限性,亟需一种准确有效的锚固结构锈蚀监测方法。本课题利用压电材料对细微损伤的敏感性以及锈蚀影响铁质材料的阻抗特性,设计了由压电片和锈蚀试片组成的锈蚀传感器,提出了基于压电阻抗理论的新型锚固结构锈蚀监测方法,该方法为定量评估锚固结构锈蚀程度提供了可能,对锚固结构锈蚀情况的实时监测具有重要的研究意义和应用价值。锈蚀传感器可视为压电片—锈蚀试片的耦合系统,锈蚀试片因锈蚀损伤而厚度减小,其机械阻抗发生变化,基于机电耦合效应,压电片的电阻抗变化反映出了耦合系统的损伤程度,达到锈蚀监测的目的。本文基于弯曲振动的机电耦合阻抗理论,推导了传感器的机电阻抗表达式,通过建立传感器有限元模型,分析了传感器厚度变化过程中阻抗响应与振型模态,探究了传感器弯曲振型与阻抗峰值频率的对应关系,结果表明传感器锈蚀程度越高,阻抗分析导纳谱中对应峰值频率偏移越明显。依据锈蚀传感机理理论与有限元模型,制作了锈蚀传感器并对其展开了防水材料选型、传感器封装、温度响应分析研究。试验证实了硅橡胶材料对传感器进行防水处理效果优于环氧树脂材料,验证了传感器锈蚀机理与数值模拟分析结果的正确性。由温度影响试验结果发现,50℃温差仅引起1%的频率偏移变化,证明了传感器在不同温度条件下稳定性能良好。考虑实际锚杆锈蚀环境,依据锚杆施工相关规范,搭建了锈蚀锚杆监测平台,研究了锈蚀传感器在实际工况下工作的可行性。结果表明传感器可由监测数据中峰值频率的偏移实现对锈蚀程度的判断,与锚杆理论质量损失结果相符合,实现了传感器锈蚀监测的目的。