專利名稱：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合強(qiáng)度測(cè)試法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的超聲-回彈-鉆芯綜合測(cè)強(qiáng)法，尤其適用于 對(duì)工程結(jié)構(gòu)中大量使用的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確強(qiáng)度測(cè)試。
背景技術(shù)：
對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的方法目前已有很多，如鉆芯取樣法、回彈法、 超聲法、超聲一回彈綜合法、射釘法、針貫入法、后裝拔出法、壓剪法和沖擊回波 法等。這些方法都具有各自的特點(diǎn)，可以在一定程度上解決結(jié)構(gòu)混凝土的檢測(cè)問題， 但由于混凝土是一種由多相復(fù)合材料組合而成的性質(zhì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，且混凝土強(qiáng) 度還受測(cè)試條件的制約，是一個(gè)多因素的綜合指標(biāo)，故采用傳統(tǒng)的試塊抗壓強(qiáng)度來 評(píng)定結(jié)構(gòu)物的性能是不全面的，難以反映出多因素的影響。
目前應(yīng)用較多的方法是超聲一回彈綜合法和鉆芯法，超聲一回彈法綜合了回彈 法和超聲法的優(yōu)點(diǎn)，避免了混凝土取樣對(duì)于結(jié)構(gòu)的破壞，但是這種方法過分的依賴 經(jīng)驗(yàn)公式，再加上現(xiàn)場(chǎng)混凝土的原材料、配合比以及施工條件不可能與R-N-C基準(zhǔn) 曲線的制定條件完全一致，從而導(dǎo)致結(jié)果誤差較大。
鉆芯法就是利用鉆機(jī)直接從結(jié)構(gòu)上鉆取圓柱體混凝土芯樣，根據(jù)芯樣的抗壓強(qiáng) 度評(píng)定結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量的微破損現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，這樣就保證了現(xiàn)場(chǎng)混凝土測(cè)試的準(zhǔn)確 性，但是過多的釆取混凝土芯樣，會(huì)造成結(jié)構(gòu)整體性的破壞，再加上取芯工作費(fèi)用 較高，所以芯樣位置、數(shù)量受到一定的限制。
在以上兩種檢測(cè)方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的超聲一回彈一鉆芯綜合測(cè)強(qiáng)法，先采用 超聲一回彈綜合法對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行全方位測(cè)試，再采用鉆芯法對(duì)R-N-C基準(zhǔn) 曲線做適當(dāng)修正，將超聲一回彈法和鉆芯法結(jié)合起來進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測(cè)。顯然， 超聲一回彈一鉆芯綜合法充分發(fā)揮了兩種檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)，既減少了超聲一回彈法中混凝土強(qiáng)度測(cè)試的不準(zhǔn)確性，又避免了單一鉆芯法引起的結(jié)構(gòu)損壞。
在超聲一回彈一鉆芯綜合法中，芯樣的位置及數(shù)量等的選取工作是其中的關(guān)鍵 之處和難點(diǎn)。芯樣的位置不能取在結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵受力部位，以盡量減小對(duì)結(jié)構(gòu)的損壞。 就芯樣數(shù)量而言，過少不能充分反映出實(shí)測(cè)混凝土的強(qiáng)度，過多則又會(huì)增加結(jié)構(gòu)的 損傷程度。因此，稍有不慎就會(huì)造成測(cè)試結(jié)果的不準(zhǔn)確、引起結(jié)構(gòu)破壞等。雖然目 前已有根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論來確定最優(yōu)鉆芯數(shù)量的方法，但該方法中的置信度、估計(jì) 精度等參數(shù)的確定尚無規(guī)范可循，另外由于估計(jì)精度需要根據(jù)芯樣數(shù)量進(jìn)行人工分 析計(jì)算獲得，大大降低了基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論的超聲一回彈一鉆芯綜合測(cè)強(qiáng)法的使用 效率和可操作性。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合強(qiáng)度測(cè)試法，該 方法結(jié)合現(xiàn)有超聲一回彈綜合法和鉆芯法兩種混凝土測(cè)強(qiáng)法的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)上述兩種方 法的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行相互校核驗(yàn)證。此超聲一回彈一鉆芯綜合測(cè)強(qiáng)法既可以保證測(cè)試
結(jié)果準(zhǔn)確可靠，又能最大程度地減小結(jié)構(gòu)的損傷破壞。
技術(shù)方案本發(fā)明是在超聲一回彈一鉆芯綜合測(cè)強(qiáng)法中利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來選 取最優(yōu)取芯數(shù)量和位置等參數(shù)。超聲一回彈一鉆芯法是將超聲一回彈綜合法與鉆芯 法結(jié)合使用。首先是采用超聲一回彈綜合法對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行全方位測(cè)i式，再 采用鉆芯法對(duì)R-N-C基準(zhǔn)曲線作適當(dāng)修正。這種方法的關(guān)鍵就是確定合理的芯樣數(shù) 量，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就能很好的做到這一點(diǎn)。在超聲一回彈一鉆芯綜合法實(shí)施過 程中的包括如下五個(gè)步驟
本發(fā)明的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合強(qiáng)度測(cè)試方法包括以下步驟 第一步利用超聲法測(cè)出結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度值當(dāng)超聲波在混凝土中傳播遇到 缺陷時(shí)，將發(fā)生反射、折射、繞射和衰減等現(xiàn)象，其正常傳播的某些聲學(xué)參數(shù)的聲 時(shí)、波形、能量和頻譜將發(fā)生變化，當(dāng)有空洞、裂縫等缺陷存在時(shí)，破壞了混凝土 的整體性，由于空氣的聲阻抗率遠(yuǎn)小于混凝土的聲阻抗率，超聲波遇到蜂窩、空 洞或裂縫等缺陷時(shí)，會(huì)在缺陷界面發(fā)生反射和折射，因此傳播的路程會(huì)增大，測(cè) 得的聲時(shí)會(huì)延長(zhǎng)，聲速會(huì)降低，還有在缺陷界面超聲波的聲能被衰減，其中頻率 較高的部分衰減更快，因此接收信號(hào)的波幅明顯降低，頻率明顯減小或頻率譜中 高頻成分明顯減少，在實(shí)際測(cè)試中，利用混凝土聲學(xué)參數(shù)測(cè)量值和相對(duì)變化綜合分析，判別混凝土缺陷的位置和范圍，或者估算缺陷的尺寸，
第二步利用回彈法進(jìn)行結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度測(cè)試，并據(jù)此得到混凝土強(qiáng)度推定 值R利用回彈法測(cè)出的R ,是指相應(yīng)于強(qiáng)度換算值總體分布中保證率不低于
95%的強(qiáng)度值
CI.當(dāng)測(cè)區(qū)少于10個(gè)時(shí)，以測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度的最小值fmin作為該構(gòu)件的混凝土 強(qiáng)度推定值，艮P-
R問彈=fmin
b. 當(dāng)測(cè)區(qū)強(qiáng)度值出現(xiàn)小于少于10.0MP。時(shí)
R回彈IO.O MPa
c. 當(dāng)測(cè)區(qū)不少于IO個(gè)或按批量檢測(cè)時(shí)，該構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值為
R回彈=f平均—1.645 S標(biāo)準(zhǔn)差
其中，R,為混凝土強(qiáng)度推定值；fmin為該批構(gòu)件中測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值的最小 者；f ^為構(gòu)件混凝土強(qiáng)度平均值；S 為構(gòu)件混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，單位均為MPa;
第三步綜合利用超聲法和回彈法，測(cè)算出混凝土強(qiáng)度值R1;
第四步利用鉆芯法檢測(cè)技術(shù)來檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上綜合法測(cè)區(qū) 處非關(guān)鍵截面鉆取芯樣，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來確認(rèn)取芯數(shù)量是否滿足要求，若不滿 足，則重新取芯，直到滿足為止，再根據(jù)滿足要求的芯樣數(shù)量進(jìn)行加權(quán)平均，以得 到平均強(qiáng)度值R2;
第五步對(duì)所得混凝土強(qiáng)度值R1和平均強(qiáng)度值R2進(jìn)行相互驗(yàn)證，以平均強(qiáng)度
值R2來校核混凝土強(qiáng)度值Rl的系統(tǒng)誤差，獲得較全面準(zhǔn)確的混凝土檢測(cè)強(qiáng)度值R。 第三步中混凝土強(qiáng)度值R1，根據(jù)公式R二aXVbXNCXLd，該式中，a、 b、 c、
d為待定系數(shù)，與粗骨料種類、混凝土配合比、測(cè)試時(shí)混凝土狀態(tài)因素有關(guān)；N為
回彈值；V為超聲聲速，單位為km/s; L為碳化深度，單位為mm。
第四步中，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來判斷取芯數(shù)量是否滿足要求的方法是根據(jù)對(duì)
芯樣樣本所進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)果以及測(cè)試結(jié)果的精度要求來判斷是否需要重新鉆
取芯樣，若不滿足精度要求，則需要重新鉆取芯樣。
第五步中，對(duì)所得混凝土強(qiáng)度值R1和平均強(qiáng)度值R2進(jìn)行相互校核的方法是
以超聲-回彈綜合測(cè)強(qiáng)法為主進(jìn)行大面積地測(cè)試，以獲得大量的混凝土強(qiáng)度值Rl值; 以基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的鉆芯法為輔，以獲得滿足要求的平均強(qiáng)度值R2值；采用少量的平均強(qiáng)度值R2值來校驗(yàn)大量的混凝土強(qiáng)度值Rl值的系統(tǒng)誤差。
有益效果本發(fā)明的綜合測(cè)強(qiáng)法結(jié)合現(xiàn)有超聲一回彈綜合法和鉆芯法兩種混凝
土測(cè)強(qiáng)法的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)上述兩種方法的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行相互校核驗(yàn)證。在根據(jù)結(jié)構(gòu)分析 結(jié)果確定了取芯部位的基礎(chǔ)上，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來確定出最優(yōu)鉆芯數(shù)量，以 減小對(duì)結(jié)構(gòu)造成的損傷。由于鉆芯法可用于檢驗(yàn)超聲一回彈綜合法所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤 差，因此超聲一回彈一鉆芯綜合測(cè)強(qiáng)法既可以保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠，又能最大程 度地減小結(jié)構(gòu)的損傷破壞。
混凝土測(cè)強(qiáng)技術(shù)種類雖然較多，但均有著明顯的不足之處如產(chǎn)生系統(tǒng)誤差、造 成結(jié)構(gòu)損傷等。雖然現(xiàn)有的超聲一回彈一鉆芯綜合測(cè)強(qiáng)法能夠較好地解決這些問 題，但在確定最優(yōu)鉆芯數(shù)量方面尚無一套系統(tǒng)科學(xué)的方法，限制了其發(fā)展。針對(duì)上 述問題，本專利發(fā)明了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的超聲一回彈一鉆芯綜合測(cè)強(qiáng)法，該方法 結(jié)合了超聲一回彈法和鉆芯法兩種混凝土測(cè)強(qiáng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并且利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 解決了最優(yōu)鉆芯數(shù)量的確定問題。目前大量工程結(jié)構(gòu)因長(zhǎng)期受到環(huán)境腐蝕及溫度變 化等的影響，混凝土材料的材質(zhì)、強(qiáng)度等會(huì)發(fā)生不同程度的退化現(xiàn)象，迫切需要一 種準(zhǔn)確科學(xué)的測(cè)試技術(shù)來對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，以保證結(jié)構(gòu)的安全性，評(píng)估 其剩余使用壽命。本專利能夠在保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)上，大大降低鉆芯測(cè) 強(qiáng)法所造成的結(jié)構(gòu)損傷，提高超聲一回彈一鉆芯綜合測(cè)強(qiáng)法的分析效率和可操作 性，因此在未來各種混凝土工程強(qiáng)度測(cè)試中具有廣泛的應(yīng)用前景，必將產(chǎn)生顯著的 社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。


圖l超聲一回彈一鉆芯綜合測(cè)強(qiáng)法流程圖； 圖2回彈法工作示意圖； 圖3超聲波測(cè)試原理示意圖； 圖4鉆芯法工作示意圖； 圖5 BP網(wǎng)絡(luò)模型示意圖6基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的取芯數(shù)量確定法流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合強(qiáng)度測(cè)試法，即超聲一回彈一鉆芯 綜合測(cè)強(qiáng)法，如圖1所示。該法根據(jù)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果來確定取芯部位，再利用目前國(guó) 際上非常活躍的前沿研究課題之一——神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)確定出最優(yōu)芯樣數(shù)量。神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)是人腦及其活動(dòng)的一個(gè)理論化的數(shù)學(xué)模型，它是由大量的處理單元以適當(dāng)?shù)?方式互連構(gòu)成，是一個(gè)大規(guī)模的非線性自適應(yīng)系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不僅在形式上模擬了 生物神經(jīng)系統(tǒng)，它也具有大腦的一些基本特征。從系統(tǒng)構(gòu)成的形式上看，從神經(jīng)元 本身到連接模式，基本上都是以與生物神經(jīng)系統(tǒng)相似的方式工作的。由于人工神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)和普化能力，能夠?qū)⒂行畔⒎植即娣?，因此近年來在工程結(jié) 構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)及安全性評(píng)估領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于超 聲一回彈一鉆芯綜合測(cè)強(qiáng)法當(dāng)中，能夠克服現(xiàn)有數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論需專門人工計(jì)算的不 足，在保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)上，最大程度地減小對(duì)被檢測(cè)工程結(jié)構(gòu)所造成 的損傷。
在對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將超聲一回彈綜合法與鉆芯法結(jié)合使用，兩 種方法所得結(jié)果相互校核，以保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。其中根據(jù)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果來確 定取芯部位，再應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來確定鉆取芯樣的數(shù)量。
超聲一回彈法的基本原理是綜合了超聲法和回彈法兩者的優(yōu)點(diǎn)，回彈法是利用 材料表面硬度與回彈值N有相關(guān)關(guān)系，通過混凝土表面硬度與強(qiáng)度R的間接關(guān)系來 測(cè)算回彈值并且推算出混凝土的強(qiáng)度關(guān)系，其工作示意圖見圖2。但是回彈法僅僅 反映深度不超過30mm表層混凝土的狀態(tài)，卻無法反映混凝土內(nèi)部的非勻質(zhì)性、孑L 隙量和孔結(jié)構(gòu)等。超聲法測(cè)強(qiáng)的基本原理是超聲波在混凝土中傳播遇到缺陷時(shí)，會(huì) 產(chǎn)生反射、折射、繞射和衰減等現(xiàn)象，這樣超聲波正常傳播的聲學(xué)參數(shù)例如聲時(shí)、 波形、能量和頻譜等就會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)這些變化，可以判斷混凝土內(nèi)部的密實(shí)度、 彈性性能及結(jié)構(gòu)狀況等，其測(cè)試原理示意圖見圖3。但是超聲一回彈綜合法中處理 數(shù)據(jù)時(shí)是根據(jù)很多經(jīng)驗(yàn)公式推導(dǎo)得出的，由于現(xiàn)場(chǎng)混凝土的原材料、配合比以及施 工條件不可能與R—N—C基準(zhǔn)曲線制定的條件完全一致，從而會(huì)導(dǎo)致誤差增大。其 中，R—N—C基準(zhǔn)曲線是根據(jù)對(duì)于某種具體的原材料、配合比及施工條件下的混凝 土試塊進(jìn)行超聲一回彈綜合法進(jìn)行測(cè)強(qiáng)，得出具體的混凝土強(qiáng)度值以及相應(yīng)的聲 速、回彈值，并根據(jù)這三組數(shù)據(jù)(強(qiáng)度值、聲速、回彈值)繪制出曲線，此曲線便是R—N—C基準(zhǔn)曲線。
而鉆芯法是利用專用鉆機(jī)直接從結(jié)構(gòu)上鉆取圓柱體混凝土芯樣，并且根據(jù)芯樣
的抗壓強(qiáng)度評(píng)定結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量的一種微破損現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法，其工作示意圖見圖4。
該方法適用于混凝土強(qiáng)度等級(jí)》C10的結(jié)構(gòu)。鉆芯法的缺點(diǎn)明顯(1)取芯工作費(fèi) 用較高；(2)如果芯樣位置不合理且數(shù)量較大，很容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，但芯樣過
少反映不出混凝土的勻質(zhì)性；(3)混凝土在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中是處于復(fù)雜的應(yīng)力和 約束狀態(tài)，故其強(qiáng)度當(dāng)然不可能與取出的芯樣強(qiáng)度一樣，所以得出的檢測(cè)強(qiáng)度只具
有參考意義o
所以將二者結(jié)合起來形成的綜合法，不僅能夠取得較為準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，還能
最大限度地減少芯樣數(shù)量。超聲一回彈一鉆芯綜合測(cè)強(qiáng)法地基本原理是在對(duì)結(jié)構(gòu) 混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將超聲一回彈綜合法與鉆芯法結(jié)合使用。首先是采用超聲
一回彈綜合法對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行全方位測(cè)試，再采用鉆芯法對(duì)R-N-C基準(zhǔn)曲線 作適當(dāng)修正，其修正方法如下
從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上綜合法測(cè)區(qū)處非關(guān)鍵截面鉆取芯樣，用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定這些試樣 的超聲值、回彈值、抗壓強(qiáng)度值，并用基準(zhǔn)曲線(該現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備采用的專用曲線、地 區(qū)曲線或通用曲線)推算出試塊的計(jì)算強(qiáng)度，然后按下式求出修正系數(shù)<formula>formula see original document page 9</formula>
式(1)中H為修正系數(shù)，精確至0.01; n為所取芯樣數(shù)量；及,為第i個(gè)芯 樣的實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度，精確至O. lMPa;《'為第i個(gè)芯樣按擬修正的基準(zhǔn)曲線所推算 的強(qiáng)度，精確至O. lMPa。修正系數(shù)置入擬修正的基準(zhǔn)曲線公式即為修正后基準(zhǔn)曲線 公式。
超聲一回彈一鉆芯法的關(guān)鍵是確定合理的芯樣數(shù)量，使得采用芯樣強(qiáng)度修正后 的基準(zhǔn)曲線推算出的混凝土強(qiáng)度值與混凝土強(qiáng)度真值比較接近，在此前提下，盡量 減少鉆芯的數(shù)量。本發(fā)明就是針對(duì)這一問題，基于如圖5所示BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等模型 來估計(jì)鉆芯法的取芯數(shù)量，其主要的實(shí)現(xiàn)方案包括如下五個(gè)步驟
第一步利用超聲法測(cè)出結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度值當(dāng)超聲波在混凝土中傳播遇到 缺陷時(shí)，將發(fā)生反射、折射、繞射和衰減等現(xiàn)象，其正常傳播的某些聲學(xué)參數(shù)的聲 時(shí)、波形、能量和頻譜將發(fā)生變化，當(dāng)有空洞、裂縫等缺陷存在時(shí)，破壞了混凝土 的整體性，由于空氣的聲阻抗率遠(yuǎn)小于混凝土的聲阻抗率，超聲波遇到蜂窩、空洞或裂縫等缺陷時(shí)，會(huì)在缺陷界面發(fā)生反射和折射，因此傳播的路程會(huì)增大，測(cè) 得的聲時(shí)會(huì)延長(zhǎng)，聲速會(huì)降低，還有在缺陷界面超聲波的聲能被衰減，其中頻率
較高的部分衰減更快，因此接收信號(hào)的波幅明顯降低，頻率明顯減小或頻率譜中 高頻成分明顯減少。在實(shí)際測(cè)試中，利用混凝土聲學(xué)參數(shù)測(cè)量值和相對(duì)變化綜合分 析，判別混凝土缺陷的位置和范圍，或者估算缺陷的尺寸。
第二步利用回彈法進(jìn)行結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度測(cè)試，并據(jù)此得到混凝土強(qiáng)度推定 值R,。利用回彈法測(cè)出的R,是指相應(yīng)于強(qiáng)度換算值總體分布中保證率不低于 95%的強(qiáng)度值
(1) 當(dāng)測(cè)區(qū)少于10個(gè)時(shí)，以測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度的最小值fmh作為該構(gòu)件的混凝土強(qiáng) 度推定值，艮P:
R回彈=fmin
(2) 當(dāng)測(cè)區(qū)強(qiáng)度值出現(xiàn)小于少于10.0 MPa時(shí)
11回彈=10.0 MPa
(3) 當(dāng)測(cè)區(qū)不少于10個(gè)或按批量檢測(cè)時(shí)，該構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值為
R回彈=f平均—1 -645 S標(biāo)準(zhǔn)差
其中，R,為混凝土強(qiáng)度推定值；fmin為該批構(gòu)件中測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值的最小 者；f ，為構(gòu)件混凝土強(qiáng)度平均值；S 為構(gòu)件混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，單位均為MPa。
第三步綜合利用超聲法和回彈法，測(cè)算出混凝土強(qiáng)度值R1;
第四步利用鉆芯法檢測(cè)技術(shù)來檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上綜合法測(cè)區(qū) 處非關(guān)鍵截面鉆取芯樣，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來確認(rèn)取芯數(shù)量是否滿足要求，若不滿 足，則重新取芯，直到滿足為止，再根據(jù)滿足要求的芯樣數(shù)量進(jìn)行加權(quán)平均，以得 到平均強(qiáng)度值R2;
第五步對(duì)所得混凝土強(qiáng)度值R1和平均強(qiáng)度值R2進(jìn)行相互驗(yàn)證，以平均強(qiáng)度
值R2來校核混凝土強(qiáng)度值Rl的系統(tǒng)誤差，獲得較全面準(zhǔn)確的混凝土檢測(cè)強(qiáng)度值R。
權(quán)利要求
1、一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于該方法包括以下步驟第一步利用超聲法測(cè)出結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度值當(dāng)超聲波在混凝土中傳播遇到缺陷時(shí)，將發(fā)生反射、折射、繞射和衰減等現(xiàn)象，其正常傳播的某些聲學(xué)參數(shù)的聲時(shí)、波形、能量和頻譜將發(fā)生變化，當(dāng)有空洞、裂縫等缺陷存在時(shí)，破壞了混凝土的整體性，由于空氣的聲阻抗率遠(yuǎn)小于混凝土的聲阻抗率，超聲波遇到蜂窩、空洞或裂縫等缺陷時(shí)，會(huì)在缺陷界面發(fā)生反射和折射，因此傳播的路程會(huì)增大，測(cè)得的聲時(shí)會(huì)延長(zhǎng)，聲速會(huì)降低，還有在缺陷界面超聲波的聲能被衰減，其中頻率較高的部分衰減更快，因此接收信號(hào)的波幅明顯降低，頻率明顯減小或頻率譜中高頻成分明顯減少，在實(shí)際測(cè)試中，利用混凝土聲學(xué)參數(shù)測(cè)量值和相對(duì)變化綜合分析，判別混凝土缺陷的位置和范圍，或者估算缺陷的尺寸，第二步利用回彈法進(jìn)行結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度測(cè)試，并據(jù)此得到混凝土強(qiáng)度推定值R回彈；利用回彈法測(cè)出的R回彈是指相應(yīng)于強(qiáng)度換算值總體分布中保證率不低于95％的強(qiáng)度值a.當(dāng)測(cè)區(qū)少于10個(gè)時(shí)，以測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度的最小值fmin作為該構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值，即R回彈＝fminb.當(dāng)測(cè)區(qū)強(qiáng)度值出現(xiàn)小于少于10.0MPa時(shí)R回彈＝10.0MPac.當(dāng)測(cè)區(qū)不少于10個(gè)或按批量檢測(cè)時(shí)，該構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定值為R回彈＝f平均-1.645S標(biāo)準(zhǔn)差其中，R回彈為混凝土強(qiáng)度推定值；fmin為該批構(gòu)件中測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值的最小者；f平均為構(gòu)件混凝土強(qiáng)度平均值；S標(biāo)準(zhǔn)差為構(gòu)件混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，單位均為MPa；第三步綜合利用超聲法和回彈法，測(cè)算出混凝土強(qiáng)度值R1；第四步利用鉆芯法檢測(cè)技術(shù)來檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，從結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上綜合法測(cè)區(qū)處非關(guān)鍵截面鉆取芯樣，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來確認(rèn)取芯數(shù)量是否滿足要求，若不滿足，則重新取芯，直到滿足為止，再根據(jù)滿足要求的芯樣數(shù)量進(jìn)行加權(quán)平均，以得到平均強(qiáng)度值R2；第五步對(duì)所得混凝土強(qiáng)度值R1和平均強(qiáng)度值R2進(jìn)行相互驗(yàn)證，以平均強(qiáng)度值R2來校核混凝土強(qiáng)度值R1的系統(tǒng)誤差，獲得較全面準(zhǔn)確的混凝土檢測(cè)強(qiáng)度值R。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合強(qiáng)度測(cè)試法，其特征在于 第三步中混凝土強(qiáng)度值R1，根據(jù)公式R二aXVbXNexiA該式中，a、 b、 c、 d為 待定系數(shù)，與粗骨料種類、混凝土配合比、測(cè)試時(shí)混凝土狀態(tài)因素有關(guān)；N為回彈 值；V為超聲聲速，單位為km/s; L為碳化深度，單位為mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合強(qiáng)度測(cè)試法，其特征在于 第四步中，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來判斷取芯數(shù)量是否滿足要求的方法是根據(jù)對(duì)芯樣 樣本所進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)果以及測(cè)試結(jié)果的精度要求來判斷是否需要重新鉆取芯 樣，若不滿足精度要求，則需要重新鉆取芯樣。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合強(qiáng)度測(cè)試法，其特征在于 第五步中，對(duì)所得混凝土強(qiáng)度值R1和平均強(qiáng)度值R2進(jìn)行相互校核的方法是以超聲-回彈綜合測(cè)強(qiáng)法為主進(jìn)行大面積地測(cè)試，以獲得大量的混凝土強(qiáng)度值R1值；以 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的鉆芯法為輔，以獲得滿足要求的平均強(qiáng)度值R2值；采用少量的平均強(qiáng)度值R2值來校驗(yàn)大量的混凝土強(qiáng)度值Rl值的系統(tǒng)誤差。
全文摘要
基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合強(qiáng)度測(cè)試法結(jié)合了超聲、回彈、鉆芯三種測(cè)強(qiáng)方法的優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有單一測(cè)強(qiáng)技術(shù)的各種不足之處，它的基本原理是先采用超聲-回彈綜合法對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行全方位測(cè)試，再采用鉆芯法對(duì)R-N-C基準(zhǔn)曲線作適當(dāng)修正，其中利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來解決最優(yōu)鉆芯數(shù)量的確定問題。鑒于大量工程結(jié)構(gòu)因長(zhǎng)期受到環(huán)境腐蝕及溫度變化等因素的影響，混凝土材料發(fā)生不同程度的退化，本發(fā)明能夠在保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)上，大大降低鉆芯測(cè)強(qiáng)法所造成的結(jié)構(gòu)損傷，提高超聲-回彈-鉆芯綜合測(cè)強(qiáng)法的分析效率和可操作性，因此在各種混凝土工程強(qiáng)度測(cè)試中具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G01N3/40GK101303329SQ20081012412
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者張競(jìng)男, 李愛群, 晨 王, 浩 王 申請(qǐng)人:東南大學(xué)