测强曲线建立论文

2024-11-30

测强曲线建立论文（通用7篇）

测强曲线建立论文篇1

摘要：快速准确地对古建筑青砖进行检测是文物建筑保护工程中普遍关注的问题,选取广东珠江三角洲地区古建筑中具有代表性的60组青砖试件,按照行业标准《回弹仪评定烧结普通砖强度等级的方法》进行试验和数据分析,建立该地区古建筑旧青砖回弹专用测强曲线,为回弹法测试技术在该地区文物建筑保护工程中的应用提供了依据。

关键词：回弹曲线,古建筑,旧青砖试验,珠江三角洲

古建筑采用的砖是以黏土为主要原料,经过成型、干燥焙烧和窖窑工艺制成的青灰色砖。其名称因产地、规格和工艺的不同而异[1]。青砖是珠江三角洲地区古建筑最主要的、用量最大的建筑材料之一,且大都用于承受压力,因此对古建筑旧青砖质量检测的重点为强度的检测,其强度指标直接关系到古建筑结构的安全性和耐久性。

我国目前对砌体中黏土砖的强度测定,主要采用将砖从砌体中取出,按国家标准《烧结普通砖》(GB5101-2003)和《砌墙砖试验方法》(GB/T2542—2003)的检验和评定方法,通过在实验室进行抗压试验来确定其强度。该方法因取样简单和结论直观而被广泛应用,但在古建筑保护工程中,上述方法有以下三个缺陷。

其一,从古建筑墙体中掏挖砖块,会对砖墙砌体结构产生扰动,对墙体的整体性造成不可避免的损坏;其二,对古建筑进行修缮加固时,需掌握建筑物各部位砖体的实际强度,掏挖砖块作为试件的数量较多,否则无法满足试验的需要;其三,在对古建筑砖体的强度进行普查时,上述方法费时费工,经济上不具优势。因此,需要一种快速、无损、简便、准确的现场抽样测定方法。

1948年瑞士斯密特发明了用回弹仪检测强度的方法,因其不损坏构件、仪器构造简单、操作方便,检测效率高而费用低廉等优点,得到广泛应用[2],但此方法必须预先掌握古建筑旧青砖的回弹性能与强度之间的关系,即建立回弹测强曲线。

本课题按照我国建材行业标准《回弹仪评定烧结普通砖强度等级的方法》(JC/T796—1999)中,回弹测强曲线的建立方法,创建珠江三角洲地区古建筑旧青砖专用测强曲线,使采用回弹仪检测古建筑旧青砖强度的方法,成为具有必要的准确度和可靠性的方法,这对提高古建筑结构现场检测水平,以及古建筑修缮保护工程中对旧青砖材料的质量控制都具有重要意义。

1回弹测强准备工作

回弹法是用弹簧驱动的重锤,通过弹击杆弹击试件表面,并测量出重锤被反弹回来的距离(即“回弹值”),作为与试件强度相关的指标,推定构件强度的一种方法[3]。

1.1试件制作

在珠江三角洲地区9个地级市范围内,选取有代表性的古建筑旧青砖砖样60组(每组10块,砖样及编号情况见图1),选取的砖样要求外观质量较好、表面较平整(局部表面不平整的用砂轮磨平),用毛刷刷去粉尘,在试验前保持干燥。

1.2试验装置和设备

按照中华人民共和国建材行业标准《回弹仪评定烧结普通砖强度等级的方法》(JC/T 796—1999)[4]设置回弹试验装置(见图2)。

回弹试验在试验装置上进行,回弹试验采用JC4型测砖回弹仪、冲击能量为0.735 J;烧结普通砖的抗压强度试验采用普通液压式压力试验机。

2试验过程

(1) 砖样的选取按照国家标准《烧结普通砖》(GB 5101—2003)中有关取样的规定,在收集的古建筑旧青砖中抽取10块砖样进行试验。

(2) 将抽出的10块砖样按顺序编号,先取其中1～5号砖样放置在回弹试验装置的砖墩凹角处。放置时应使每块砖样的条面和顶面紧贴砖墩,放上木垫板和杠杆,挂上重锤。

(3) 将回弹仪的弹击杆顶住砖样表面,轻压仪器使按钮松开,弹击杆徐徐伸出,使仪器处于工作状态。回弹仪应垂直于砖样条面,缓慢均匀施压。弹击后在刻度尺上读取回弹值并做好记录(取整数,不足1分度格者按1分度格计)。在测试过程中应注意控制回弹仪始终垂直于砖样条面,每一测点只允许弹击一次。

(4) 当1～5号砖样外露的条面测试完毕后,再测试另一条面。测试完毕后取下砖样,按上述步骤、顺序和操作方法,再对6～10砖样进行测试。

(5) 将做过回弹测试的砖样,按国家标准《烧结普通砖》(GB 5101—2003)[5]和《砌墙砖试验方法》(GB/T 2542—2003)[6]的检验和评定方法,进行抗压强度测定。对60组旧青砖的回弹值原始记录进行计算,得出每组砖样的回弹平均值N,并与抗压结果RN对比,见表1。

3测强曲线的确定

按照《回弹仪评定烧结普通砖强度等级的方法》(JC/T 796—1999),中回弹仪评定砖强度等级(地区或企业)测强曲线的使用规定及制定方法,对砖样的抗压强度和回弹值之间的相互关系,分别按直线式、幂函数式、双曲线式指数函数式以最小二乘法原理和数理统计的方法对试验数据进行计算,建立相应的回归方程。

采用抗压强度平均相对误差和抗压强度均方相对误差对回归方程效果进行比较。通过计算比较,幂函数式的抗压强度平均相对误差和抗压强度均方相对误差都较好,因此采用幂函数式作为旧青砖回弹测强曲线公式

RN = 0.11 +N1.27。

公式中:RN为旧青砖抗压强度推定值,N为回弹值。

4砖砌体中回弹测强的影响

实际工程中进行砖的强度测定时,回弹仪必须在砖墙上进行检测。本试验建立的测强曲线是用砖块在砖墩上进行的,两者在固定方式上存在的差别,对测试结果会有影响。

为了确定其影响程度,本试验分别对在砖墩上和墙体上两种不同固定方式的砖样进行回弹测试。经过对比分析测试结果,发现在砖墙上测试的回弹值比在砖墩上测得的回弹值平均偏高约1度(1度是指砖回弹仪刻度尺读数一小格)。据此,可在实际工程测试时,对测得的回弹值加以修正,修正值为1度。

5结论

依照国家现行标准和技术规程,通过试验和数据统计分析建立珠江三角洲地区回弹综合法检测古建筑旧青砖抗压强度的专用曲线,得出回弹测强曲线公式:RN = 0.11 +N1.27。

经多项工程实践验证,该曲线的可靠性和精度均较高,且不损坏墙体和砖块,操作简便,效果较好,为该地区古建筑旧青砖强度检测和修缮施工质量检验提供了比较科学实用的方法。

参考文献

[1]《建筑施工手册》(第四版)编写组.建筑施工手册.北京:中国建筑工业出版社,2003

[2]胡卫东,祝新念,肖四喜,等.回弹法检测岳阳地区混凝土抗压强度曲线的建立.工业建筑,2006;36(4):61—64

[3]国家建筑工程质量监督检验中心.混凝土无损检测技术.北京:中国建材工业出版社,1996

[4]中华人民共和国建材行业标准《回弹仪评定烧结普通砖强度等级的方法》(JC/T 796—1999)

[5]中华人民共和国国家标准《烧结普通砖》(GB 5101—2003)

[6]中华人民共和国国家标准《砌墙砖试验方法》(GB/T 2542—2003)

测强曲线建立论文篇2

四川雅泸高速公路C24标工地实验室在采用超声回弹综合法进行强度检测时, 首先使用了四川、云南测强曲线, 发现有较大误差, 卵石混凝土C20, C30的单轴抗压强度一般均比超声回弹综合法检测强度高出20%左右, 碎石混凝土C40, C50高出30%左右, 在使用全国统一测强曲线时, 误差更是惊人, 甚至达到了50%以上。因而, 只能制定本合同段的专用测强曲线。分别制备卵石混凝土C20, C30以及碎石混凝土C40, C50各50个预压件, 对每个预压件进行超声回弹综合法和单轴抗压强度检测, 根据检测结果建立各种标号混凝土相应的专用测强曲线。从计算的平均相对误差和相对标准差来看, 均符合要求, 可以报请上级组织审定。

1 工程概况

四川雅泸高速公路C24标位于川南凉山州冕宁县拖乌乡, 合同段内控制工程为三座特大桥, 总长约为4 km, 因此混凝土制备的结构物数量非常多。采用超声回弹综合法对预制的结构物进行强度检测, 使用四川测强曲线式 (1) , 式 (2) 时, 发现存在较大误差。由于项目所在地距离云南较近, 则又采用云南测强曲线式 (3) , 式 (4) , 误差仍然很大。在地方测强曲线无法适用的情况下, 选取全国统一测强曲线式 (5) , 式 (6) 进行强度推算, 误差更加惊人。因而需建立专用测强曲线。

四川测强曲线:

f $_{c u}^{c}$ =0.006 78v3.57R1.43 (卵石混凝土) (1)

f $_{c u}^{c}$ =0.034v3.2R1.19 (碎石混凝土) (2)

云南测强曲线:

f $_{c u}^{c}$ =0.006 1v3.16R1.06 (卵石混凝土) (3)

f $_{c u}^{c}$ =0.088v3.5R0.89 (碎石混凝土) (4)

统一测强曲线:

f $_{c u}^{c}$ =0.003 8v1.23R1.95 (卵石混凝土) (5)

f $_{c u}^{c}$ =0.008v1.72R1.57 (碎石混凝土) (6)

2 室内试验

根据施工需要, 分别制备卵石混凝土C20, C30以及碎石混凝土C40, C50的预压件各50个, 采用标准养护28 d。对每个预压件先采用超声回弹综合法进行检测, 得出回弹值和超声波速, 再进行单轴抗压试验, 得出强度值。

2.1 混凝土制备的原材料

1) 水泥。采用云南国资水泥红河有限公司昆明分公司生产的P.O52.5R早强型普通硅酸盐水泥。2) 细骨料。采自冕宁县拖乌乡拖乌二号料厂, 天然中砂, 细度模数为2.9～3.1, 属Ⅱ区中砂。3) 粗骨料。采自冕宁县曹古乡曹古料场, 由天然河卵石破碎并分组筛分而得, 其主要成分为硅质石英砂岩属坚硬岩石类, 岩石抗压强度高达160 MPa～220 MPa, 因而有利于配制抗冲磨、抗空蚀能力较高的高性能混凝土。4) 拌合用水。采用地方饮用水, 水质满足要求。

2.2 超声回弹综合法检测

2.2.1 回弹值的测定及计算

采用山东乐陵回弹仪厂生产的ZC3-AA型回弹仪对每个试件的对应测试面上各弹击8次, 2个测试面共测定16个回弹值。将16个回弹值中的3个较大值和3个较小值剔除, 余下的10个回弹值取平均值R, 作为该试件的回弹值, 精确至0.1。

$R = \frac{1}{10} \sum_{i = 1}^{10} R_{i}$ (7)

其中, R为混凝土试件回弹代表值, 取有效测试数据的平均值, 精确至0.1;Ri为第i个测点的有效回弹值。

2.2.2 超声波波速的测定及计算

采用北京康科瑞生产的NM-4A非金属超声波检测仪按照图1的测点布置对预压块进行波速的测定。测定的波速代表值为这三个波速值的平均值。

v= (v1+v2+v3) /3 (8)

其中, v为波速代表值;v1, v2, v3分别为三次检测的波速值。

2.3 单轴抗压试验

使用压力机对每个预压件进行单轴抗压试验, 得出其具体的抗压强度值。

3 测强曲线的建立以及误差分析

3.1 检测数据的回归分析

通过对预压件的超声回弹综合法以及单轴抗压试验, 得出了卵石混凝土、碎石混凝土的回弹值、波速值和抗压强度, 两种混凝土各有100组数据。

混凝土强度与波速、回弹值的关系公式为:

f $_{c u}^{c}$ =A (vi) B (Ri) C (9)

采用Excel软件自带的linest函数[3]分别对这100组数据进行最小二乘法回归分析, 结果见表1。

3.2 测强曲线的误差分析

将回归分析得出的A, B, C值代入式 (9) 中, 得出两种混凝土的测强曲线为:

卵石混凝土 (C20～C30) :

f $_{c u, i}^{c}$ =0.040 5v0.938 5iR $_{i}^{1.552 4}$ (10)

碎石混凝土 (C40～C50) :

f $_{c u, i}^{c}$ =0.000 8v3.756 4iR $_{i}^{1.406 3}$ (11)

从表1可知, 卵石混凝土、碎石混凝土的平均相对误差和相对标准差分别为11.32%, 0.04%和11.82%, 0.05%, 均低于规范对专用测强曲线的12%, 14%的规定。因此, 这两条专用测强曲线是符合规范要求的, 可以报请上级部门进行审定。

4 结语

1) 本合同段内的卵石混凝土和碎石混凝土的测强曲线可以选用公式:卵石混凝土 (C20～C30) :f $_{c u, i}^{c}$ =0.040 5v0.938 5iR $_{i}^{1.552 4}$ 。碎石混凝土 (C40～C50) :f $_{c u, i}^{c}$ =0.000 8v3.756 4iR $_{i}^{1.406 3}$ 。2) 在对试验数据进行回归分析时, 建议使用Excel自带的linest函数。3) 本合同段所得到的测强曲线的精度符合规范要求, 可以报请上级部门进行审定。

摘要：使用超声回弹综合法对混凝土结构物进行强度检测, 在地方测强曲线以及全国统一测强曲线无法满足施工实际的情况下, 建立各种标号混凝土的专用测强曲线, 从计算的平均相对误差和相对标准差来看, 新建立的专用测强曲线符合规范要求, 可以报请上级进行审定。

关键词：超声回弹,测强曲线,最小二乘法

参考文献

[1]CECS 02∶2005, 超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程[S].

[2]JGJ/T 23-2001, 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

测强曲线建立论文篇3

建筑结构安全性问题,越来越多的引起人们开始关注。在建筑工程质量检测过程中,经常用到无损检测的方法。目前对混凝土强度常用的无损检测方法有:回弹法、超声法、超声-回弹综合法等,其中由于回弹法仪器设备简单、操作方便等优点被广泛采用。

回弹法检测混凝土强度主要是通过回弹仪测定回弹值后,通过最小二乘法原理进行回归分析,利用混凝土抗压强度与回弹值的关系,建立回归方程,从而推断混凝土抗压强度的方法。规范中对回弹曲线有统一的标准,一般采用幂函数式[1]。但由于我国幅员辽阔,气候相差悬殊,材料品种繁多,施工条件和水平不一,全国基准曲线并不是适用于所有的地区。因此在本文中针对某办公楼,拟合特定的专用曲线对建筑物中的混凝土强度进行评定,从而对该办公楼的混凝土强度检测提供依据。

1 工程概况

受某单位的委托,为某办公楼的混凝土工程建立专用测强曲线。首先根据工地实际用料情况,从工程现场取工程所用混凝土,制作30个尺寸为100×100×100 mm3立方体试件,在工程现场随办公楼混凝土一起自然养护。

2 数据的获取

根据回弹法检测混凝土抗压强度技术规程,在每个待测立方体试件上均匀选取16个测点,采用ZC3-A型混凝土回弹仪测其回弹值[2]。对于每个测区,剔除3个最大值和3个最小值,将剩余的10个回弹值进行平均,求得平均回弹值,然后用分别测试30个构件的抗压强度[3]。试验的数据见表1。

3 测强曲线的拟合

对于回弹法的测强曲线,《回弹规程》推荐的是用最小二乘法原理拟合的幂指数形式:

y=axb (1)

(1)式中:y为混凝土立方体抗压强度值,MPa;x为混凝土回弹值,MPa;a,b为待定系数。

对式(1)两侧取对数:

lny=lna+blnx (2)

采用最小二乘法对表2数据进行回归分析,回归方程为:

Y=1.717X-2.576 (3)

拟合情况见图1。

对式(3)采用F检验法进行检验:

$F = \frac{(n - 2) S_{R}}{S_{e}}$ (4)

(4)式中:SR—回归平方和, Se—残差平方和。

$F = \frac{(n - 2) S_{R}}{S_{e}} = \frac{(30 - 2) \times 0.419}{0.045} = 258.475$ 。

查:F1-α(1,n-2)=F1-0.05(1,28)=4.20[4]。

因为F=258.475>4.20=F1-α(1,n-2),故根据F检验法则认为式(3)线性回归效果显著,式(3)满足回归要求。

因此对式(2)进行整理得:a=0.076,b=1.717,所以式(1)为:

y=0.076x1.717 (5)

拟合情况见图2。

根据《回弹规程》,还应分别计算回归方程的强度平均相对误差σ和强度相对标准差er:

$σ = \pm \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} | \frac{f_{c u, i}}{f_{c u, i}^{τ}} - 1 | \times 100$ (6)

$e_{r} = \sqrt{\frac{1}{n - 1} \sum_{i = 1}^{n} (\frac{f_{c u, i}}{f_{c u, i}^{τ}} - 1)^{2}} \times 100$ (7)

式中:σ—回归方程式的强度平均相对误差(%),精确至0.1;

er—回归方程式的强度相对标准差(%),精确至0.1;

fcu,i—由第i个试件抗压试验得出的混凝土抗压强度值(MPa),精确至0.1 MPa;

f $_{c u, i}^{τ}$ —由第i个试件的平均回弹值R按回归方程式算出的混凝土强度值(MPa),精确至0.1 Mpa;

n—制定回归方程式的试件数。

$σ = \pm \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} | \frac{f_{c u, i}}{f_{c u, i}^{τ}} - 1 | \times 100 = 3.188 %$ ,

$e_{r} = \sqrt{\frac{1}{n - 1} \sum_{i = 1}^{n} (\frac{f_{c u, i}}{f_{c u, i}^{τ}} - 1)^{2}} \times 100 = 3.989 %$ 。

《回弹规程》规定:σ≤±12.0%;er≤14.0%,式(5)满足误差要求,该曲线方可用于回弹该办公楼的回弹法混凝土强度检测计算。

4 结论

本文运用对照试验的方法对30个试件进行了观测,并对所得数据进行了分析和数值模拟,得出了该办公楼的专用测强曲线,该测强曲线基本能够满足施工中的精度要求,操作过程能够满足国家规范的规定,所以可以采用该测强曲线指导该办公楼的混凝土质量检测。同时本试验方法还可应用在相类似工程中。

摘要：回弹法检验混凝土强度是现阶段无损检测混凝土强度诸多方法中最常用的一种。通过对某工程混凝土试件建立回弹值-强度建立回归分析,得出该工程的混凝土回弹专用测强曲线,为该工程混凝土的强度检验提供了可靠的依据。

关键词：混凝土,回弹法,回归分析,测强曲线

参考文献

[1] JGJ/T23-2001,回弹法检测混凝土抗压强度技术规程

[2]国家建筑工程质量监督检验中心.混凝土无损检测技术.北京:中国建材工业出版社,1996

[3]邓勃.分析测试数据的统计处理方法.北京:清华大学出版社,1995

测强曲线建立论文篇4

根据广西本地区常用原材料, 按实际工程中常用的混凝土强度等级制作试件, 从C20~C90共8个强度等级, 设计9个龄期。拉应力法试件全为自然养护 (每强度等级留一组进行标准养护) , 为和工程实践紧密结合, 本次研究全部试件成型采用实际工程使用的混凝土制作, 不在实验室专门配制混凝土试件, 即便是影响因素对比试件及C70—C90的超高强混凝土试件, 也在混凝土生产厂家制作。选择三个混凝土厂家, 每一强度等级试件均为同一盘 (车) 混凝土一次成型完成, 以确保混凝土试件的可比性。成型后第二天拆模后呈品字形堆放于不受日晒雨淋处保养, 直至试验龄期。对于影响因素, 另行制作试件, 每个影响因素不少于4个强度等级, 试件配合比为工程实际使用配合比。试件规格尺寸均为150 mm×150 mm×150 mm;每种强度等级应留出一组试件进行标准养护, 试验28 d标养强度。其余试件均为自然养护, 钻取拉应力试件与抗压试件应同条件自然养护, 在设计的龄期到达时试验。

2 拉应力试件制作与试验

根据影响因素研究结果, 试验采用立方体试件的成型侧面 (与实际工程应用面相同) 布置拉应力试件, 根据不同龄期需要, 分别在不同龄期时钻制芯柱进行抗拉试验。需要在8个龄期进行试验, 因此, 在每一个混凝土立方体试件侧面上每个面布置2个芯柱, 共布置了8个拉应力试件, 分别在每个龄期时进行试验, 8个龄期均在一个混凝土试件里进行拉拔试验, 可减少混凝土变形误差。

(1) 拉应力试件直径尺寸为44mm, 芯样高径比H/D=1。试件孔壁距试件边缘 (水平和竖向) 均不小于25mm。

(2) 将150 mm×150 mm×150 mm立方体试件放置在已加装试件定位框的钻机底座模板钻取, 钻成的拉应力试件, 需用水冲干净浮浆, 用加热吹风机吹干, 垫衬纸圈后才能粘结拉应力试件连接头 (图1, 2) 。

(3) 采用钻头外边标注定位线或者卡环、磨平环等来控制拉应力试件深度, 同时需注意钻头磨损的影响。

(4) 用拉应力仪拔断拉应力试件, 拉应力试件按每个强度等级和龄期, 在5个立方体试件浇筑侧面上钻取1个拉应力试件, 进行拉应力试验, 测得该龄期的5个拉应力试件抗拉应力作为自变量, 与同批中3个试件抗压强度值作为因变量建立相关关系。

(5) 试验记录统一格式记录试验数据, 利用电子表格进行统计分析。

(6) 连接头内残存AB胶及混凝土碎块, 可采用电炉加热, 粘胶熔化清除杂物待下次检测使用 (图3, 4) 。

3 主测强曲线的数据分析和处理

数据来源于广西三家规模较大的混凝土公司 (青秀区、江南区、西乡塘区各一家) 提供的市场常用的混凝土制作混凝土试件, 原材料来源为全区各地常用的混凝土材料, 常用混凝土等级均为实际生产中使用的各种强度, 制作成型150 mm×150 mm×150 mm立方体试件, 覆盖了目前广西工程上常用的全部混凝土等级。另外, C70~C90等高强混凝土是未来发展方向, 本方法可解决高强度等级的混凝土强度检测, 因此我们的试验也涵盖了这部分强度等级混凝土的试件。高强混凝土同样也是采用区内常用原材料, 在混凝土厂成型标准试件, 所有试件均为自然养护。

试验数据从C10~C90共有10个强度等级, 龄期为3~1 180 d七个龄期数据, 共计900组 (2700件) 试件的试验数据 (720个拉应力立方试件, 共获得5760个拉应力件拔抗拉强度值;对应660组立方抗压试件, 1 980个抗压强度值) , 加上拉应力芯柱直径数据11 520个, 本次试验总共获得27 360个试验数据。

4 试验数据的分析处理

4.1 数据离群的判断处理

4.1.1 拉应力数据离群判断及剔除方法

为寻找合适的取值方法, 分别将每组试件检测到的5个抗拉应力值计算其“平均值”“标准差”“布拉格斯 (Grubbs) 值”, 根据数理统计的原理和GB/T4883—2008《数据的统计处理和解析正态样本离群值判断和处理》的要求, 采用格拉布斯 (Grubbs) 方法对5个拉应力值进行离群检验, 当数据判断为离群时, 将该抗拉应力数据剔除。本次试验共采集190组数据 (每组8块, 其中5块拉应力, 3块抗压, 共1520块试件) , 每组5个拉应力值, 其中检出离群值16组数据中 (每组5个抗拉应力) 各有1个抗拉应力数据离群, 存在离群数据的组数很少, 仅占全部数据组数的1.68%。因此根据格拉布斯规则, 这16组数据中5个抗拉强度值各有一个离群值被剔除, 每组余下4个抗拉应力进行统计分析, 以其代表值作为本组数据参加回归分析。从分析结果看, 数据总体是符合正态分布的。按格拉布斯 (Grubbs) 检测方法进行检验和处理后, 依然保留全部190组数据进行误差分析 (总数据组数没有减少) , 经过统计计算, 相对误差大于3倍均方差的数据组将被剔除, 此时, 统计发现共有10组数据的相对误差超过3倍均方差 (仅占全部数据组数的5%) , 因此, 根据统计学的“拉依特准则”剔除这10组非正态分布的异常数据, 余下的180组有效数据是符合正态分布的, 可全部参加统计分析和回归分析。

4.1.2 拉应力代表值取值方法

通过对每组5个拉应力应力数据进行四种取值方案比较, 先计算拉应力试件断口面积S、拉应力试件拉应力强度N, 并对每组五个拉应力抗拉强度的取值按如下四个方式进行分析, 通过回归比较, 取相关关系最好的取值方案。

四种代表值取值对比方案分别是:

(1) 取全部5个值中的最大值作为抗拉强度代表值;

(2) 由大到小依次取三个大值的平均值作为抗拉强度代表值;

(3) 取全部5个值的平均值作为抗拉强度代表值;

(4) 舍去最大、最小值, 取中间三个值平均作为抗拉强度代表值。

按此四种取值方案分别进行回归分析, 取相关性最好的方案来确定代表值的取值方法, 并进行最终回归分析。四种取值方案的比较结果见表1。经比较分析以 (3) 和 (4) 方案最好。即去大、小取中间三个的平均值为代表值、和5个数大平均的回归相关性为最好。根据以上分析, 拟选定采用相关关系最好的“去最大最小值, 取中间三个平均”作为本组抗拉应力的代表值参加测强曲线的回归分析。

4.1.3 同条件标准试件抗压强度代表值取值方法

对同条件试件的抗压强度代表值, 我们也采用回归对比的方式确定, 对每组对应的三个抗压试件中的抗压强度取两个方法进行对比。

(1) 方法一。三个试件抗压强度全部平均值作为抗压强度代表值。这是一般无损检测方法的常用计算方式 (简称“平均法”) 。

(2) 方法二。根据GB/T 50107—2010《混凝土强度检验评定标准》规定来确定混凝土抗压强度代表值, 即三个数仅有一个数超过中间值15%的, 取中间值为代表值;三个数有二个数超过中间值15%的, 本组数作废;其余两数值均不超过中间值的15%的取三个数平均值作为代表值 (简称“GB50107法”) 。

对根据两种取值方法得到的代表值进行回归比较时, 两者结果相差不大, 方法一 (平均法) 的代表值相关性 (相关系数0.9306) , 稍好于方法二 (相关系数0.9264) 。因此, 我们拟按方法一 (平均法) 的结果进行统计分析和作为建立主测强曲线的依据。

4.2 测强曲线回归方程形式的选择

回归方程的选择是关系到曲线精度的关键, 为寻找最佳方程来建立曲线, 以试件抗拉强度分别以上两种取值作为自变量, 对应的立方体试件抗压强度作为因变量, 同时采用四种不同的拟合曲线形式进行拟合回归分析, 以找出最佳回归曲线。四种方程的回归曲线回归参数详见表2。

分析结果显示, 四个方程形式的回归结果都非常理想, 都能满足作为地方曲线的曲线形式, 其中线性方程、多项式方程和幂函数方程非常接近, 三条曲线几乎重合, 相关系数也很接近, 分别为0.9647, 0.9648, 0.9643。根据以上分析分析结果, 这三种方程均可作为地区曲线的方程。考虑到线性方程相关性很好、使用更加简便, 因此, 推荐方程1作为广西拉应力法地方测强曲线。

5 拉应力法测强曲线的确定及评价

5.1 地方测强曲线

根据以上分析结果, 最终选择的拉应力法测强曲线为:

式中fccu, i——第i个测区混凝土强度换算值 (MPa) , 精确至0.1 MPa。

fcu, i——第i个测区拉应力抗拉试件强度代表值 (平均) , 精确至0.01MPa。

5.2 测强曲线的一元回归方程的评价

通过计算平均相对误差以及相对标准差两个指标对回归方程的显著性进行分析, 平均相对误差是反映方程值偏离实际范围的参数, 计算公式如下:

回归方程的相对标准差er是权衡回归方程所揭示的规律性强弱的参数, 一般情况下, er越小说明回归方程预报的强度越精确, 其计算公式如下:

式中fccu, i——拉应力芯柱抗压强度换算值 (MPa) ;

fcu, i——混凝土立方体抗压强度代表 (MPa) ;

n——样本 (试件) 组数;

er——相对标准差。

经过采用Excel进行分析计算, 得到

相关系数r是度量两个变量之间关系紧密强度的数量指标, r的大小揭示了变量X与Y之间相关关系的强弱, r值越接近1, 说明所拟合的方程越接近实际情况, 检测精度就越高。

5.3 广西地方测强曲线的相关指标

(1) 相关系数:r=0.9647;

(2) 相对标准差:;

(3) 平均相对误差:δ=8.05%。

以上分析结果表明, 拉应力法测强方法的相关性非常好, 相对标准误差、平均相对误差等指标均优于现行的其他无损 (半破损、微损) 检测方法。

5.4 本曲线与其他检测方法误差的比较

本方法的地方曲线相对标准误差远低于其他几种常用检测方法的地方曲线的允许值, 几种常用检测方法的实际检测误差比较及地方曲线的相对标准误差er的规范允许值见表3。

6 结束语

拉应力法检测混凝土抗压强度技术是一种新型的检测技术, 是在结构实体上钻取拉应力试件, 不需对试件进行加工制作, 直接方法检测混凝土的强度指标的高效、准确的混凝土强度检测方法。它是目前在现场直接检测混凝土力学指标的唯一方法, 可以检测各种龄期的混凝土的强度, 不受龄期限制。由于钻孔直径很小, 所以, 它可以对钢筋配置密集的构件的混凝土强度进行检测, 对结构损伤很小, 其检测精度高于现有无损检测方法及半破损方法, 是一种操作简便、工作效率高、平均误差小、应用面广的一种高精度检测技术。

拉应力法与目前常用的混凝土强度检测方法有实质性的不同, 因此, 拉应力法检测混凝土强度技术开发和推广应用, 广西地方曲线的建立, 对我区混凝土强度检测技术的进步, 具有十分重要的意义。

(参加本课题试验研究工作的还有:宾龙, 卢宏, 程国红, 何帅, 江程程, 何克城, 王立爽, 李刚, 黄志朝, 黄世霖, 潘东文, 李俊儒, 韦亮, 黄鹤, 唐大伟, 李忠萍, 奚新新, 朱卫东)

摘要：依据广西壮族自治区常用材料, 制作成型各种等级的混凝土, 分别在31 200 d的龄期时进行试验, 通过数理统计方法对试验数据进行整理, 然后通过回归方法得出测强曲线——广西地区拉应力法检测混凝土抗压强度地方曲线, 该曲线的相关系数好、平均误差小、检测精度高。

关键词：拉应力法,混凝土强度,测强曲线

参考文献

[1]GB 50010—2010, 混凝土结构设计规范[S].

测强曲线建立论文篇5

在大规模的公路与桥梁建设中,结构混凝土强度无损检测技术的应用日益普及。目前,混凝土无损检测方法主要有回弹法、超声脉冲法、超声-回弹综合法等3种,其中回弹法因其具有设备简单、操作方便、灵活的优点而被广泛应用。JGJ/T 23—2001《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》[1]虽然给出了全国通用回弹法检测混凝土强度的测强曲线,并由此得到了测定混凝土强度值换算表,但因其受各地混凝土组成材料、施工工艺以及养护条件等不同的影响,由回弹值换算强度的关系有所差异,精度不高。而建立专用测强曲线的针对性强、精度高,在工程检测中更具有代表性。因此,建立混凝土专用测强曲线,有利于更好地对工程进行维护鉴定处理。

本文根据某高架桥工程的实践,结合文献[2]和文献[3]验证了通用回弹测强曲线在该工程的使用情况,建立了更为精确的专用测强曲线,并与通用回弹测强曲线进行了对比。

1 工程概况

某高架桥由双向4车道分离的两座桥构成,其中左幅全长646.08 m,右幅全长676.08 m。桥孔布置:左幅为4×30 m预应力混凝土T梁+4×30 m预应力混凝土T构+(45+2×80+45)m预应力混凝土箱型变截面连续刚构+5×30 m预应力混凝土T梁;右幅为5×30 m预应力混凝土T梁+4×30 m预应力混凝土T构+(45+2×80+45)m预应力混凝土箱型变截面连续刚构+5×30 m预应力混凝土T梁。主桥及横隔板混凝土强度等级为C 50,桥面铺装混凝土采用10 cm厚的现浇混凝土,防水材料采用FYT-1防水涂料。

2 试验

2.1 试验用原材料

以该高架桥所用工程材料为原材料。水泥为P·O 52.5水泥;外加剂采用贺强UNF型减水剂;粗骨料为当地5～25 mm连续级配碎石;细骨料采用Ⅱ区中砂,细度模数为2.74;拌和水为普通自来水。粗骨料的基本性能见表1。

2.2 混凝土配合比

按该高架桥工程设计的C 50混凝土配合比,试验采用水灰比为0.36,砂率为0.35,塌落度为115 mm,各材料用量见表2。

2.3 试验仪器

(1)回弹仪:

ZC-3型混凝土回弹仪。

(2)压力机:

TYE-2000E型压力试验机。

2.4 试件制作及养护

按高架桥工程设计的C 50混凝土配合比,设计制作了27组共81个150 mm×150 mm×150 mm的混凝土试件。

试件的养护采取模拟工地自然条件下养护,成型1 d后脱模,标准养护6 d,再置于平均气温25 ℃左右的室内养护至28 d。试件底面朝上、顶面朝下,使其侧面能够充分地接触空气。

2.5 试件测试

试件达到龄期后,按JGJ/T 23—2001《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》进行试验,以贴试模的两个相对侧面置于压力机承板之间,加压约50 kN,使回弹仪处于水平方向,测试试件两个相对侧面的回弹值。测试前先抹平两个侧面,每个侧面选择均匀分布的8个测点。每一试件的16个回弹值在剔除3个最大值和3个最小值后,余下的10个回弹值取平均值,即得该试件的平均回弹值Rm。随后测定试件在压力试验机上的破坏极限荷载为混凝土的抗压强度。

3 专用测强曲线的建立

3.1 对碳化深度的考虑[1]

关于消除碳化影响的方法,国内外不尽相同。国外通常采用磨去碳化层或不允许对龄期较长的混凝土进行测试。由于该工程中试验龄期较短,通过对混凝土试件碳化深度的测定,发现试件平均碳化深度一般≯0.5 mm,对拟合的测强曲线影响较小。因此,建立回归方程式不考虑碳化深度的影响。根据需要,也可以检测较长龄期的混凝土对碳化深度进行修正。

3.2 回归方程式的建立

JGJ/T 23—2001《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中推荐采用如下回归方程式:

fundefined=ARmB (1)

回归方程式的强度平均相对误差和强度相对标准差均应符合规程要求。为提高回归精度,同时还用一元线性函数、抛物线函数和指数函数来进行试算,与规程推荐的冪函数进行比较:

fundefined=A+BRm (2)

fundefined=ARm2+BRm+C (3)

fundefined=ABRm (4)

以平均相对误差和相对标准差来检验各曲线的精度,公式如下[1]:

undefined (5)

undefined (6)

式中:δ——回归方程式的强度平均相对误差,%;er——回归方程式的强度相对标准差,%;fcu,i——由第i个试件抗压试验得出的混凝土抗压强度值,MPa;fundefined——由同一试件的平均回弹值Rm按回归方程式算出的混凝土强度值,MPa;n——制定回归方程的试件数。

回归分析按每一试件所测得的Rm和fcu数据,应用最小二乘法原理进行回归计算。回归分析采用功能强大、使用方便的EXCEL来进行,数据处理结果见表3。

经比较发现,幂函数、一元线性函数、抛物线函数、指数函数的性能均较好,各回归方程强度平均相对误差和强度相对标准差均符合规程的规定(δ≤12.0 %,er≤14.0 %),且误差差别不大,均可作为该高架桥C 50混凝土专用测强曲线,而通用曲线的强度平均相对误差和强度相对标准差则明显超出允许范围,不能应用于该工程。按照规程推荐,采用幂函数回归方程fundefined=0.098 9Rm1.726 7作为该高架桥回弹法检测普通混凝土抗压强度的曲线(见图1)。

3.3 验证和校核

建立专用回弹曲线fundefined=0.098 9Rm1.726 7后,从工地取回送检混凝土试块进行验证,结果见表4。

由表4可见,该曲线精度较高,强度回归值平均相对误差只有6.44 %,符合规程要求的≤12.0 %,故该曲线可以应用于该高架桥工程的维护鉴定处理。

4 结论

4.1 通过试验和数据处理,建立了回弹法检测混凝土强度的专用测强曲线,得到了回归方程式:fccu=0.098 9Rm1.726 7。该曲线能很好地应用于该高架桥C 50混凝土的质量检测。

4.2 通用曲线的误差大,只能定性判断混凝土的质量,而进行定量分析则应当建立专用测强曲线,以提高精度。

4.3 规程推荐的冪函数并非总是精度最高,仅用一个方程式很难保证回弹法测强精度,应当多建立几个回归方程式,根据回归结果取其中精度最高的。

摘要：为研究某高架桥C 50混凝土抗压强度与回弹值之间的相互关系,应用计算机进行了多种数学模型的拟合回归,对多种回归方程的平均相对误差和相对标准差进行了检验与比较,建立了该高架桥专用测强曲线,得出了快速简便地建立专用测强曲线的方法。

关键词：回弹法,混凝土,专用测强曲线

参考文献

[1]JGJ/T23—2001,回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

[2]李培全.《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中批量构件检测推定问题探讨[J].工程质量,1999,(4):23-25.

测强曲线建立论文篇6

结构混凝土强度检测是工程质量检测中的重要内容, 我国目前最为常用的方法是回弹法、回弹-超声综合法和钻芯法。但是, 回弹法存在受混凝土龄期限制、检测精度不高的缺点;回弹-超声综合法存在操作计算复杂、难以广泛应用的缺点;钻芯法对构件的损伤较大, 检测成本高, 检测结果受试件加工精度影响, 因而难以大量使用。

后装拔出法作为一种新的混凝土强度检测技术, 它对以上所述方法的缺点都有所克服。虽然CECS69:94已发布多年, 但后装拔出法在我国一直没有得到广泛应用, 因为后装拔出法的运用必须预先建立专用测强公式。

本课题主要任务就是建立深圳地区后装拔出法混凝土测强公式, 为后装拔出法的应用提供指导。

1 后装拔出法试验简介

后装拔出法检测混凝土抗压强度, 系指在已硬化的混凝土表面钻孔、磨槽、嵌入锚固件并安装拔出仪进行拔出试验, 测定极限拔出力, 根据预先建立的拔出力与混凝土强度之间的相关关系检测混凝土强度。

所测得的混凝土抗压强度换算值相当于被测结构或构件测试部位在所处条件及龄期下, 边长为150 mm立方体试块的抗压强度。

2 测强曲线的建立

2.1 试验方案

2.1.1 CECS69:94

2.1.2 试件数量

选择较常用的C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45六个强度等级的混凝土试块, 每一强度等级制作6组立方体试块, 每组由4个150 mm试块组成, 采用自然养护, 4个试块养护条件相同。

2.1.3 原材料

选用深圳地区商品混凝土常用的砂、石、水泥、粉煤灰、外加剂等。见表1～表3。

外加剂:广东龙川“FDN-330A”。

粉煤灰:珠海II级粉煤灰。

成型方式:机械搅拌, 机械震捣。

2.1.4 试验方法

试件龄期28～40天, 进行拔出试验和立方体抗压试验。

每组中3个试块用来按照GB50081-2002进行抗压试验, 计算该组混凝土立方体试块抗压强度代表值, 精确至0.1 MPa。

在第4块试块选3个混凝土成型侧面做拔出试验, 取平均值为该试件的拔出力计算值F, 精确至0.1 kN。

2.1.5 数据计算

将每组试件的拔出力计算值及立方体抗压强度代表值汇总, 按最小二乘法原理进行线性回归分析。测强曲线的相对标准差不大于12%。

回归方程式:f ccu=A×F+B (3.1.5-1) 式中:f ccu———混凝土强度换算值, 精确值0.1MPa;

F———拔出力, 精确至0.1kN;

A、B———测强公式回归系数。回归方程的相对标准差:

式中:er———相对标准差

fcu, i———第i组立方体试块抗压强度代表值, 精确至0.1MPa

fccu, i———由第i个拔出试件的拔出力计算值Fi按式1计算的强度换算值, 精确至0.1 MPa。

2.2 试验数据计算、统计

2.2.1 总结回归公式

将上表 (4) F及fcu按最小二乘法原理进行线性回归分析, 可得方程式:

测强曲线建立论文篇7

(1)目前混凝土结构质量检测方法有很多种,将回弹法与超声波法结合,互相取长补短,建立超声波波速—回弹值—混凝土强度之间的相关关系,用双参数来评定混凝土的强度,即为超声回弹综合法。本文将采用超声回弹综合法,以提高评定结果精度。

(2)无损检测技术必须建立在混凝土强度与被测物理量之间的相关关系的基础上,确定这种相关关系的过程实质上就是一个数学建模的过程。随着科学技术的发展,智能化数据建模方法层出不穷,BP神经网络算法就是其中之一。1986年,PDP小组提出了反向传播网络(BP网络),随后BP神经网络成为众多神经网络结构模型中人们认识最清楚、应用最广泛的一种。它具有良好的函数逼近特性。但BP神经网络也存在收敛速度慢且易陷入局部最小的缺陷。为了解决这些问题,研究人员从网络输入输出变量的处理、算法的改进、隐层数和隐层节点数的确定等方面做了大量工作。本文将BP神经网络算法应用于混凝土无损检测技术中,通过直接把已有的试验数据(被测物理量)作为系统训练数据,对应预定的抗压强度输出数据,利用BP神经网络算法对数据样本进行训练,使误差函数达到最小,动态地逼近混凝土抗压强度和被测物理量之间的非线性关系,从而归纳出隐含在系统输入与输出数据中的关系。

1. 超声回弹综合法检测混凝土强度概况

1.1 试块回弹值计算

为了获得一个适合于张家口地区混凝土无损检测强度评定系统,采用本市有代表性的混凝土原材料,试件混凝土强度等级为C10、C25、C30、C40、C50、C55、C60,试件尺寸为150 mm的正立方体标准抗压试块。为模拟现场施工情况采用自然养护。测试龄期分别为14d、28d、60d、90d、180d、360d。

中国工程建设标准化委员会于2005年颁布《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02:2005)提供全国统一测强曲线。规程要求优先采用专用或地区测强曲线计算混凝土强度换算值。在制作测强曲线时,规程推荐采用三参数幂函数公式进行超声波声速值(av)、回弹值(aR)和抗压强度(fccu)之间的回归分析,回归方程如下式:

其中:——为试块抗压强度值;

va——为超声波声速值;

Ra——为回弹值;

A、B和C——为回归系数;

由于(1)式以幂函数形式给出,确定系数A、B和C时,为便于应用最小二乘法,对(1)式两边取对数,将(1)式转化成

两边取对数线性化后得到的回归式(2),其实只使预测值与实测值之间相对误差总和达到最小,而不能使两者绝对误差总和达到最小。由于回归方法的原因,不同试块的权重不等,造成不同强度区域混凝土预测精度出现差异。为此,本文应用BP神经网络算法对超声回弹综合法的混凝土测强公式回归系数进行全局搜索,从而建立了基于BP神经网络算法的混凝土强度换算值公式,以期望改变传统回归方法的缺陷。

1.2 误差及相关分析

在回归式(2)中,通过变量代换,令

将二元非线性回归分析转化为二元线性回归分析,则(2)式成为:

(3)式在几何上表示一个平面,因此也称y对x,z的回归平面,其中a为常量,b,c为回归系数,用最小二乘法进行回归分析,确定回归系数,得到回归方程,计算相应相关系数。

通常采用相对标准误差re进行误差分析,其计算公式为:

其中,——为第个混凝土试块的抗压强度;

—为第个混凝土试块的换算强度。

根据《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》,制定地区测强曲线的相对标准误差应符合re≤±14%。

2. BP神经网络算法原理

BP神经网络由神经元及神经元之间的连接权组成,可分为输人层、隐含层(可有多个)、输出层三层结构(如图1所示)。

在正向传播阶段,每一层神经元的状态只影响下一层神经元的状态。如果输出层得不到期望的输出值,则进人误差的反向传播阶段。网络根据反向传播的误差信号修改各层的连接权,寻找最佳权集实现网络的正确输出。输入层神经元的输出等于输入值。

对于第p(p=,1,2Lp)组样本设BP神经网络输入层第i(i=,1,2Li)节点、隐含层第j(i=,1,2Lj)节点、输出层第k(p=,1,2Lk)节点的输入、输出分别由和表示,分别为输出层与隐含层、隐含层与输入层之间的连接权值,隐含层及输出层神经元采用双极性压缩函数作输出函数,输出层的误差函数定义为平方型:

式中dk为相应的期望输出值。BP算法是有指导的学习,学习的实质就是不断修改权值,使误差函数趋于0,根据误差梯度下降的原则,的调整可表示为:

权值的修改过程是一个迭代过程,即:

其中

BP神经网络算法步骤如下:

第一,权值初始化,即给所有权值赋以0-1之间的自勺随机数;

第二,输入样本,指定输出层神经元的期望值;

第三,依次计算各层神经元的实际输出;

第四,修正权值,从输出层开始,逐步向后递推,直到隐含层;

第五,转到第二步,在小于给定误差时BP神经网络学习结束。

3. 基于BP神经网络算法超声回弹综合法混凝土测强曲线的建立

为了验证基于BP神经网络算法超声回弹综合法的有效性,本文采用张家口市泵送混凝土超声回弹综合法测强地区曲线项目试件测试的实验数据,对于每块试块取得超声波声速值(av)、回弹值(aR)和抗压强度(),并经计算整理,得出各指标的平均值,

本文采用三层BP神经网络算法,BP神经网络的输入是824组不同强度、不同龄期的标准试块的试块抗压强度值、超声波声速平均值和平均回弹值,输出是相应的回归系数。训练时,所用的神经网络的最大循环次数为500次,训练函数为trainlm函数,阀函数分别采用logsig函数和purelin函数,网络的性能函数为最小均方误差,当误差小于0.001时,训练结束。

在测试数据中,对常用的C 1 0、C 2 5、C 3 0、C 4 0、C 5 0、C55、C60等7个等级的共70组混凝土试块进行了BP神经网络算法建立测强公式的测试,算出混凝土换算强度值,与试块抗压强度之进行对比,并通过统计计算,其相对标准误差re均小于±1144%%,,见见表1。

将将表1中的不同等级的混凝土换算强度值,与试块抗压强度值值在在同一坐标系中标记出,可以明显观察到两个值的相对误差,如如图图11。。

4. 结论

本文通过超声回弹综合法对不同强度、不同龄期的标准试块进行实验测试,并将测得的数据整理分析,通过BP神经网络算法建立了超声回弹综合法的测强曲线,经验算,其相对标准误差均小于±14%,符合《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02:2005)第6.0.4条规定的要求,说明该“地区测强曲线”具有较强的可靠性和实用性,并说明BP神经网络对于测强曲线建立的有效性。

参考文献

[1]吴慧敏.新编混凝土无损检测技术[M].北京中国环境科学出版社,2002.

[2]张亦飞,周启国,韩勤.超声回弹综合法检测混凝土强度推定值的保证率分析[J].中国公路建设市场专刊公路工程检测专题,2004,10:88-89.

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