基于工程对象修正的统一测强曲线

杨立军, 刘少斌



基于工程对象修正的统一测强曲线

杨立军1, 刘少斌2

(1. 湖南省农林工业勘察设计研究总院, 湖南长沙, 410007; 2. 湖南文理学院土木工程学院, 湖南常德, 415000)

当现场数据采集工作严格依照规程进行操作时, 回弹法检测结果的可靠性主要取决于回弹测强曲线本身的精度。为了提高回弹测强曲线的精度, 提出了一种基于工程对象修正的统一测强曲线。该方法在统一测强曲线基础上基于工程对象构造函数, 并对得到的二元非线性方程组采用二分法进行迭代求解, 从而得到一种基于工程对象修正的统一测强曲线。该方法原理简练、物理意义明确, 是处理测强曲线的优良方法。

工程对象; 修正; 测强曲线; 回弹法; 二分法

《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T 23-2011)(下称《规程》)提供了统一测强曲线, 但是由于我国幅员辽阔, 各地区混凝土材料各不相同, 各个企业管理水平和施工工艺参差不齐, 利用统一测强曲线检测混凝土强度误差较大。当按《规程》要求进行检测采样和数据处理, 测强曲线的精度就决定了检测结果的可靠度。目前关于回弹法测强曲线的研究吸引了广大学者的注意力。为了提高检测的精度,《规程》推荐有条件的地区和企业制定地区测强曲线和专用测强曲线。文献[1–5]对特殊混凝土的测强曲线进行了研究, 如轻集料混凝土测强曲线[1]、绿色预拌混凝土测强曲线[2]、粉煤灰混凝土测强曲线[3]、玻化微珠保温混凝土测强曲线[4]和泵送混凝土测强曲线[5]; 文献[6–10]对地区测强曲线相关问题进行了研究, 如厦门测强曲线[6–7]、宁德测强曲线[8]、牡丹江测强曲线[9]和武汉测强曲线[10]; 文献[11–13]对专用测强曲线相关问题进行了研究, 如瓯江大桥混凝土专用测强曲线[11]、海工高性能混凝土专用测强曲线[12]和公路隧道衬砌火灾损伤专用测强曲线[13]; 文献[14–17]对测强曲线的影响因素进行了研究, 如硝酸盐腐蚀影响[14]、氯化镁腐蚀影响[15]、温度影响[16]和含水率影响[17]。以上研究文献中的测强曲线, 在制定时需要大量的数据支撑, 但检测时样本数量往往是有限的, 不能保证制定测强曲线的样本数量要求。为了提高回弹测强曲线的精度, 本文提出了一种基于工程对象修正的统一测强曲线。该方法在统一测强曲线基础上构造函数, 引入反映该工程个性信息的工程对象数据参数, 代入已有混凝土强度和回弹值之间关系的数据, 用二分法求解工程对象参数, 得到一种反映工程对象个性信息的修正后的测强曲线。实例分析表明该方法对采样数量要求不高, 数据处理也不复杂, 但有效地提高了检测精度。

1 基于工程对象修正的统一测强曲线方程

《规程》取每测区的回弹值和碳化深度值作为该测区的强度量测指标, 给出了统一测强曲线

如果该工程取得了一定数量的混凝土强度和回弹值之间的数据(实际上, 这些数据是很容易取得的, 如对同养试块或抽芯试样采用试验机和回弹仪的对比检测), 为了提高检测精度, 提高测强曲线的针对度, 可以在统一测强曲线的基础上利用该工程已有数据。由于工程数据内含了碳化深度的影响, 将式(1)变为

引入工程对象数据参数, 将式(2)变为

。 (3)

式中0和0为工程对象数据参数, 反映了工程对象的个性信息。

为了求解工程对象数据参数0和0, 构造如下函数

工程对象数据参数0和0使得(0,0)取得极小值, 即有

, (5)

将式(4)分别代入式(5)和式(6), 有

, (7)

联立式(7)和式(8), 可以求解工程对象数据参数0和0。式(7)和式(8)是一个非线性方程组, 需要采取特别方法进行求解。

2 工程对象数据参数的二分法求解

由式(7)可以显性求出0的表达式, 即可将式(7)改写成

由式(8)不能显性求出0的表达式, 将0的表达式(9)代入式(8), 设

。 (10)

求解工程对象数据参数0和0的问题就转化为求解= 0的方程。式(10)具有这样的性质, 设是0的一个预估值, 当时,< 0, 当时,>0。这样, 采用二分法可以求解式(10)。

先通过计算机预搜索确定0的一个区间, 如可给定一个, 使得< 0(或> 0), 设为区间左端点(或设为区间右端点), 再取大于(或小于)的, 使得> 0 (或< 0), 设为区间右端点(或设为区间左端点), 就得到了0的一个预设区间(,)(或(,))。然后再取区间中点值, 求解, 根据是否大于0依次缩小区间, 逼近方程的解0, 将0代入式(9), 得到。这样就求得了工程对象数据参数0和0。其计算流程如图1所示。

图1 工程对象数据参数计算流程

3 实例分析

某工程采用回弹仪按《规程》规定测得15组混凝土同养试块的回弹值, 采用压力试验机测得相应试块的混凝土强度, 混凝土试块的强度和回弹值数据如表1所示。

表1 混凝土试块的回弹值和强度

现利用该工程对象的数据信息对《规程》统一测强曲线进行修正, 以提高检测精度。将以上混凝土试块的强度和回弹值数据代入式(9)和式(10), 采用本文的二分法计算出工程对象数据参数0和0为

0= 16.28,0= 8.56。 (11)

进而由式(3)得到修正后的测强曲线

为了比较统一测强曲线与修正后的测强曲线精度, 将工程对象数据、统一测强曲线和修正后的测强曲线绘于一个图中(图2)。从图2可以看出, 工程对象数据与统一测强曲线误差较大, 与修正后的测强曲线相差较小, 修正后的测强曲线位于现场数据中位线附近, 说明了修正后的测强曲线具有很好的精度。

图2 工程对象数据、统一测强曲线和修正后的测强曲线

4 结论

本文提出的利用工程对象数据修正统一测强曲线提高检测精度的方法, 相对于统一测强曲线, 检测结果可靠性得到了提高, 相对于地区测强曲线和专用测强曲线, 降低了对样本数量和计算处理的要求。本文提出的求解工程对象数据参数的二分法, 不但计算简便, 而且收敛性也很好。

参考文献：

[1] 高礼雄, 孔丽娟, 徐磊. 轻集料混凝土回弹法测强曲线的研究[J]. 混凝土, 2009(11): 100–102.

[2] 郝克耕, 王大勇. 回弹法检测绿色预拌混凝土测强曲线研究[J]. 混凝土, 2012(7): 120–123.

[3] 王大勇. 回弹法检测粉煤灰混凝土测强曲线研究[J]. 混凝土世界, 2014(9): 54–58.

[4] 任杰, 李珠, 张玉. 玻化微珠保温混凝土回弹法测强曲线研究[J]. 混凝土, 2014(6): 144–146.

[5] 张豫川, 王亚军, 王茂杰, 等. 泵送混凝土回弹测强曲线试验研究[J]. 混凝土, 2013(7): 144–148.

[6] 谢建华, 杨晓慧, 林鹭婷, 等. 厦门地区预拌混凝土回弹测强曲线拟合研究[J]. 福建建材, 2014(12): 28–29.

[7] 谢建华, 鄢礼传, 林鹭婷, 等. 厦门地区预拌混凝土回弹测强曲线的建立[J]. 福建建材, 2014(11): 19–20.

[8] 谢添.宁德地区商品混凝土回弹法测强曲线的建立与分析[J]. 福建建材, 2014(9): 36–38.

[9] 王贵林, 周子兵, 王力明, 等. 牡丹江地区混凝土抗压强度超声回弹的综合测强曲线[J]. 东北林业大学学报, 2010, 38(6): 136–137.

[10] 袁智, 詹宏昌, 邹霖. 基于免疫算法的武汉地区建筑混凝土回弹测强曲线研究[J]. 混凝土, 2010(5): 121–122.

[11] 刘汉勇, 赵尚传, 王建生. 瓯江大桥混凝土回弹法专用测强曲线研究[J]. 土木工程学报, 2015, 48(1): 41–48.

[12] 陶建飞, 宋伟明. 海工高性能混凝土回弹测强研究—采用高强回弹仪建立海工高性能混凝土测强曲线[J]. 混凝土, 2014(9): 145–148.

[13] 张恩情, 郭军, 张祝永, 等. 公路隧道衬砌火灾损伤专用测强曲线试验研究[J]. 公路, 2013(4): 226–230.

[14] 孙长征, 韩慧超, 赵同峰. 聚丙烯砂浆受硝酸盐腐蚀相关测强曲线研究[J]. 工程抗震与加固改造, 2014, 36(2): 124–127.

[15] 赵金祥, 余建军. 氯化镁腐蚀对地铁隧道衬砌混凝土测强曲线的影响研究[J]. 混凝土, 2013(3): 148–151.

[16] 孙长征, 张晓平, 赵同峰, 等. 温度对聚丙烯纤维砂浆及测强曲线的影响[J]. 沈阳建筑大学学报: 自然科学版, 2014, 30(3): 450–456.

[17] 韩明岚, 赵瑞平, 陈建林, 等. 含水率对混凝土回弹法测强曲线的影响分析[J]. 施工技术, 2009, 38(9): 111–112.

(责任编校:刘刚毅)

The amended strength detection curve in object-oriented engineering

Yang Lijun1, Liu Shaobin2

(1. Hunan Prospecting Designing & Research General Institute For Agriculture Forestry & Industry, Changsha 410007, China;2. College of Civil and Architecture Engineering, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China)

Under condition that all processes of on-the-spot data collection strictly comply with the requirements of technical specification, the reliability of test results by rebound method is mainly dependent on the accuracy of the strength detection curve itself. To improve the precision of strength detection curve of rebound method, an amended strength detection curve in object-oriented engineering is presented. The constructor object-oriented engineering is given based on the unified strength detection curve, then the nonlinear equations of two variables obtained are solved with dichotomy, thus the amended strength detection curve in object-oriented engineering is got. Clear principle and concise physical meanings make it be a fine method to process strength detection curve.

object-oriented engineering; amended; strength detection curve; rebound method; dichotomy

10.3969/j.issn.1672–6146.2015.03.013

TU 528.07

1672–6146(2015)03–0051–04

杨立军,77464177@qq.com。

2015–06–19

湖南省教育厅科研项目(12C0823)。