论文题目: 混凝土配合比优化及结构早期裂缝防治研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 水工结构工程
作者: 陈斌
导师: 刘国华
关键词: 混凝土,耐久性,裂缝,配合比,优化,人工神经网络,遗传算法
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 混凝土结构在硬化早期产生的各类缺陷,包括裂缝、裂纹、裂隙等,是导致工程耐久性破坏的主要内在诱因之一。以最低的综合施工成本,生产出符合设计要求的混凝土,并通过有效的施工、养护等控制措施,减少乃至避免结构早期裂缝的产生,从而提高工程耐久性,降低维护成本,延长使用寿命,既能提高混凝土建、构筑物的适用性,也有利于节约能源和减少污染,具有重要的理论与现实意义。 本文首先从总体上对混凝土工程的耐久性评估,收缩变形导致的应力应变计算,以及施工、养护措施对早期裂缝的影响等问题进行理论探讨,从中找出影响早期裂缝产生的主要因素,作为配合比优化的限制性依据。在此基础上,再考虑混凝土不同龄期强度、和易性等其它要求,结合非线形多元回归、人工神经网络等预测技术,探讨采用不同方法,包括单纯形法、复形调优法、Monte-Carlo法和遗传算法等,进行配合比优化的可行性,最终建立混凝土配合比的多目标优化模型,并通过工程实例进行验证。 以上述配合比优化模型为基础,采用面向对象的程序设计语言Visual C++6.0,开发出配合比优化设计专家系统。 作为防止混凝土早期裂缝产生的特殊措施,本文对采用掺MgO补偿收缩混凝土、后张预应力法防裂技术也作了一定的研究,得出一些有用的结论。
论文目录:
第一章 绪论
1．1 研究背景
1．1．1 混凝土与混凝土结构的产生与发展
1．1．2 混凝土结构耐久性问题的提出
1．1．3 混凝土工程早期裂缝的防治及其对提高结构耐久性的重要意义
1．1．4 混凝土配合比及施工过程优化的作用
1．2 研究现状及存在的问题
1．2．1 混凝土变形裂缝的种类与成因
1．2．2 混凝土力学、热学等性能变化规律研究
1．2．3 混凝土结构温度场、应力场的分析计算
1．2．4 防止混凝土结构(早期)裂缝的方法
1．2．5 混凝土配合比设计与优化方法研究现状
1．2．6 混凝土工程质量管理与配合比设计专家系统
1．3 本论文的研究思路、研究内容与技术路线
1．4 本章小结
第二章 混凝土结构早期裂缝的产生与防治
2．1 混凝土结构温度场分析
2．1．1 混凝土的热学性能
2．1．2 混凝土结构热传导原理
2．1．3 混凝土温度场的数值解法
2．1．4 混凝土干缩当量温差计算
2．2 由于混凝土早期变形的应力场分析
2．2．1 混凝土的力学、变形性能
2．2．2 混凝土结构温度应力计算原理
2．3 防止混凝土早期变形裂缝的措施与方法
2．3．1 设计措施
2．3．2 施工措施
2．3．3 养护措施
2．4 《规范》对混凝土温度控制的要求
2．5 几个不同类型混凝土工程的温控设计分析
2．5．1 某高层建筑地下室(墙板结构)温度裂缝
2．5．2 设备基础混凝土的温度裂缝分析
2．5．3 混凝土拱坝温控设计分析
2．6 温控设计的总结与讨论
2．7 混凝土的自生体积变形及微膨胀混凝土
2．7．1 钙矾石型膨胀剂，包括UEA、HEA等
2．7．2 掺MgO补偿收缩混凝土
2．7．3 高掺粉煤灰对MgO混凝土膨胀量的影响与不同膨胀剂的综合使用
2．8 MGO混凝土的自生体积变形量影响因素及其计算
2．8．1 李承木等人提出的MgO混凝土膨胀量预测公式
2．8．2 考虑粉煤灰掺量的MgO混凝土膨胀量预测公式
2．8．3 基于成熟度的混凝土膨胀量增量法计算
2．8．4 MgO自生体积变形过程线的优化
2．9 后张法施加预应力以防止混凝土裂缝
2．10 本章小结
第三章 混凝土性能统计分析法及单纯形法混凝土配合比优化设计
3．1 混凝土原材料的质量特性概述
3．1．1 水泥及其性能分析
3．1．2 细骨料及其性能分析
3．1．3 粗骨料及其性能分析
3．1．4 掺合料及其性能分析
3．1．5 外加剂及其性能分析
3．1．6 砂含水率的测定和配合比调整
3．2 混凝土配合比与其性能的相关性分析及其对混凝土抗裂性能的影响
3．2．1 采用多元线性回归建立混凝土性能预测模型
3．2．2 逐步回归分析
3．2．3 主成分回归分析
3．2．4 多元非线性回归分析
3．2．5 自组织法(Group Metad of Data Handling，GMDH)
3．3 数据量较少情况下混凝土力学、热学性能的粗略计算方法与发展规律
3．3．1 混凝土强度与极限拉伸变形
3．3．2 混凝土的比热、导温系数、密度的试验确定
3．3．3 水泥水化热随时间的变化采用指数式
3．3．4 混凝土干缩
3．3．5 混凝土的弹性模量、徐变度
3．4 采用线性规划的单纯形法优化混凝土配合比
3．4．1 线性规划的单纯形法简介
3．4．2 单纯形法在混凝土配合比优化设计中的应用
3．4．3 单纯形法优化配合比的优点和缺陷
3．5 本章小结
第四章 基于人工神经网络的混凝土性能预测模型
4．1 BP人工神经网络简介
4．1．1 人工神经网络技术的发展及其分类
4．2 SIGMOD激发函数下的BP算法及其实现过程
4．3 采用BP神经网络的混凝土性能预测模型
4．3．1 输入单元的选择
4．3．2 输出单元的选择
4．3．3 输入输出单元的取舍原则
4．3．4 网络结构(隐含层数、隐含层单元)的确定
4．3．5 网络训练样本的取舍
4．4 BP网络的测试、敏感性分析与改进措施
4．4．1 误差曲线及学习效率的改善
4．4．2 网络泛化性能测试
4．5 采用BP模型对某抽水蓄能电站工程混凝士性能的预测实践
4．5．1 选择输出层单元数，确定网络结构
4．5．2 最佳网络训练次数
4．5．3 最佳训练步长
4．5．4 根据建立的模型，应用所得结果
4．5．5 网络灵敏度测试
4．6 本章小结
第五章 基于人工神经网络的混凝土配合比直接优化算法
5．1 采用MONTE-CARLO法的混凝土配合比优化算法
5．2 遗传算法的工作原理
5．3 遗传算法的实现步骤
5．4 采用遗传算法的混凝土配合比优化
5．5 结合ANNS和GA，建立混凝土配合比优化设计模型
5．6 考虑混凝土浇筑初温和分层分块的施工优化设计方法
5．6．1 混凝士原材料种类数及制作工艺对单位成本的影响
5．6．2 混凝土初温的作用
5．6．3 混凝土分层浇筑厚度
5．6．4 分层浇筑层间间隔时间
5．7 本章小结
第六章 考虑温控防裂的混凝土工程多目标优化研究
6．1 考虑温控防裂后，混凝土工程优化设计的主要相关条件
6．2 多目标优化的分层序列法
6．2．1 多目标优化算法简介
6．2．2 采用分层序列法优化混凝土配合比
6．3 多目标优化的柔性建模技术
6．3．1 柔性建模技术简介
6．3．2 混凝土工程设计中的多目标柔性建模
6．4 混凝土配合比多目标优化举例
6．5 混凝土配合比优化系统(CCOS)简介
6．5．1 配合比试验资料数据库系统
6．5．2 按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)的配合比设计
6．5．3 HPC配合比的多目标优化设计
6．5．4 混凝土配合比智能化设计
6．6 本章小结
第七章 结论与展望
7．1 全文总结
7．2 有待进一步开展的研究
参考文献
致谢
发布时间: 2005-07-15
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