[发明专利]基于神经网络技术的综合强度测试法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于神经网络技术的超声-回弹-钻芯综合测强法，尤其适用于对工程结构中大量使用的混凝土结构进行准确强度测试。

背景技术

对工程结构进行混凝土强度检测的方法目前已有很多，如钻芯取样法、回弹法、超声法、超声-回弹综合法、射钉法、针贯入法、后装拔出法、压剪法和冲击回波法等。这些方法都具有各自的特点，可以在一定程度上解决结构混凝土的检测问题，但由于混凝土是一种由多相复合材料组合而成的性质复杂的结构体系，且混凝土强度还受测试条件的制约，是一个多因素的综合指标，故采用传统的试块抗压强度来评定结构物的性能是不全面的，难以反映出多因素的影响。

目前应用较多的方法是超声-回弹综合法和钻芯法，超声-回弹法综合了回弹法和超声法的优点，避免了混凝土取样对于结构的破坏，但是这种方法过分的依赖经验公式，再加上现场混凝土的原材料、配合比以及施工条件不可能与R-N-C基准曲线的制定条件完全一致，从而导致结果误差较大。

钻芯法就是利用钻机直接从结构上钻取圆柱体混凝土芯样，根据芯样的抗压强度评定结构混凝土质量的微破损现场检测，这样就保证了现场混凝土测试的准确性，但是过多的采取混凝土芯样，会造成结构整体性的破坏，再加上取芯工作费用较高，所以芯样位置、数量受到一定的限制。

在以上两种检测方法基础上发展起来的超声-回弹-钻芯综合测强法，先采用超声-回弹综合法对结构混凝土强度进行全方位测试，再采用钻芯法对R-N-C基准曲线做适当修正，将超声-回弹法和钻芯法结合起来进行混凝土强度检测。显然，超声-回弹-钻芯综合法充分发挥了两种检测方法的优点，既减少了超声-回弹法中混凝土强度测试的不准确性，又避免了单一钻芯法引起的结构损坏。

在超声-回弹-钻芯综合法中，芯样的位置及数量等的选取工作是其中的关键之处和难点。芯样的位置不能取在结构的关键受力部位，以尽量减小对结构的损坏。就芯样数量而言，过少不能充分反映出实测混凝土的强度，过多则又会增加结构的损伤程度。因此，稍有不慎就会造成测试结果的不准确、引起结构破坏等。虽然目前已有根据数理统计理论来确定最优钻芯数量的方法，但该方法中的置信度、估计精度等参数的确定尚无规范可循，另外由于估计精度需要根据芯样数量进行人工分析计算获得，大大降低了基于数理统计理论的超声-回弹-钻芯综合测强法的使用效率和可操作性。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于神经网络技术的综合强度测试法，该方法结合现有超声-回弹综合法和钻芯法两种混凝土测强法的优点，对上述两种方法的测试结果进行相互校核验证。此超声-回弹-钻芯综合测强法既可以保证测试结果准确可靠，又能最大程度地减小结构的损伤破坏。

技术方案：本发明是在超声-回弹-钻芯综合测强法中利用神经网络技术来选取最优取芯数量和位置等参数。超声-回弹-钻芯法是将超声-回弹综合法与钻芯法结合使用。首先是采用超声-回弹综合法对结构混凝土强度进行全方位测试，再采用钻芯法对R-N-C基准曲线作适当修正。这种方法的关键就是确定合理的芯样数量，利用神经网络技术就能很好的做到这一点。在超声-回弹-钻芯综合法实施过程中的包括如下五个步骤：

本发明的基于神经网络技术的综合强度测试方法包括以下步骤：

第一步：利用超声法测出结构的混凝土强度值：当超声波在混凝土中传播遇到缺陷时，将发生反射、折射、绕射和衰减等现象，其正常传播的某些声学参数的声时、波形、能量和频谱将发生变化，当有空洞、裂缝等缺陷存在时，破坏了混凝土的整体性，由于空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率，超声波遇到蜂窝、空洞或裂缝等缺陷时，会在缺陷界面发生反射和折射，因此传播的路程会增大，测得的声时会延长，声速会降低，还有在缺陷界面超声波的声能被衰减，其中频率较高的部分衰减更快，因此接收信号的波幅明显降低，频率明显减小或频率谱中高频成分明显减少，在实际测试中，利用混凝土声学参数测量值和相对变化综合分析，判别混凝土缺陷的位置和范围，或者估算缺陷的尺寸，

第二步：利用回弹法进行结构的混凝土强度测试，并据此得到混凝土强度推定值R_回弹；利用回弹法测出的R_回弹是指相应于强度换算值总体分布中保证率不低于95％的强度值：

a.当测区少于10个时，以测区混凝土强度的最小值f_min作为该构件的混凝土强度推定值，即：

R_回弹＝f_min

b.当测区强度值出现小于少于10.0MPa时：

R_回弹＝10.0MPa