[發明專利]一種鋼橋面板腐蝕預測模型及構建方法

在審

• 申請號: 201911081350.4
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN110889155A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 樊振通;陳謙;傅豪;曹陽森;劉魯清;余功新;李冬怡;張丹;曹紅運
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06N3/08;G06N3/12
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王孝明

本發明提供了一種鋼橋面板腐蝕預測模型及其構建方法，其特征在于，該方法以溫度、濕度、通電次數和通電時間作為鋼橋面板腐蝕影響因素，采用遺傳算法優化極限學習機神經網絡，獲得優化神經網絡，對優化神經網絡進行訓練，獲得鋼橋面板腐蝕預測模型。本發明的預估模型，具有該模型具有學習速度快，適用范圍廣、預測精度高的特點。本發明首次將遺傳算法優化的極限學習機神經網絡預估模型應用于鋼橋面鋪裝領域，基于鋼橋面澆注式導電瀝青混凝土溫度、濕度以及通電時間和通電次數等相關數據預測鋼橋面板腐蝕程度，為用于融雪化冰的澆注式導電瀝青混凝土鋼板選材及制定防腐蝕措施提供了新思路。

技術領域

本發明屬于工程材料領域，涉及澆注式導電瀝青混合料，具體涉及一種鋼橋面板腐蝕預測模型及構建方法。

背景技術

雖然中國公路建設里程居世界首位，但是公路交通設施應對惡劣天氣的能力不足，技術有限。尤其是寒冷季節降雪結冰嚴重降低路(橋)面抗滑性，導致交通事故頻發，制約著公路系統既有的服務能力和社會經濟的發展。傳統撒布融雪劑或機械除雪等被動方法，存在對交通影響大，融雪劑污染水資源和土壤，機械除雪效率低下、損害路(橋)面等。近年來，澆注式瀝青混合料鋪裝層憑借優異性能成為橋面鋪裝材料的首選，澆注式導電瀝青混合料更是目前橋面融雪化冰技術的研究熱點。即在澆注式瀝青混合料中摻入適當類型和摻量的導電性材料制備成澆注式導電瀝青混合料。它不僅能實現橋面及時、高效融雪化冰，有力保障道路暢通及行駛安全，而且可避免施工碾壓中電極破壞及水電接觸引起的短路等安全隱患。

澆注式導電瀝青混合料能夠實現橋面及時、高效融雪化冰。但鋼橋面通電后形成的電流產生微電場/磁場，改變鋼板周圍的電位，與周圍環境形成電位差，增強腐蝕電流，使鋼筋腐蝕速度加快，同時，電場磁場強度從鋼板表面向外逐漸減弱，電子往電磁強的方向遷移，導致鋼板表面聚集較多電子，從而導致電化學反應加快。不同類型的澆注式導電瀝青混合料對鋼板均有一定程度上的腐蝕，破壞原有橋面結構，對交通運行環境和安全造成影響。

鋼橋面板腐蝕程度受鋼板的材質、應力狀態、環境等眾多因素共同作用。影響鋼板腐蝕的因素有很多，橋梁所處工作環境不同，如潮濕環境和干燥環境、污染環境和非污染環境，鋼板腐蝕程度均不相同。腐蝕可造成橋面結構受力不均，出現應力集中，使橋面板出現不同程度的破壞，進而降低橋面鋪裝使用壽命，嚴重影響橋面行車安全。

發明內容

針對上述現有技術的不足與缺陷，本發明的目的在于提供一種鋼橋面板腐蝕預測模型及構建方法，解決現有技術中，鋼橋面板腐蝕預測精準度不高的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種鋼橋面板腐蝕預測模型的構建方法，其特征在于，該構建方法以溫度、濕度、通電次數和通電時間作為鋼橋面板腐蝕影響因素，采用遺傳算法優化極限學習機神經網絡，獲得優化神經網絡，對優化神經網絡進行訓練，獲得鋼橋面板腐蝕預測模型。

具體的，該構建方法按照以下步驟進行：

步驟一，采集鋼橋面板腐蝕數據：

選擇不同類型澆注式導電瀝青混合料試件內的鋼筋作為數據采集點，在選取腐蝕數據采集點后，將組合結構放入環境控制箱中，設置溫度、濕度、通電次數和通電時間，在環境控制箱中保持96h后，測試計算得到鋼筋腐蝕電流密度；

步驟二，建立鋼橋面板腐蝕數據庫：

將步驟一中得到的鋼筋腐蝕電流密度數據存入鋼橋面板腐蝕數據庫中，在鋼橋面板腐蝕數據庫中，采集到的鋼筋腐蝕電流密度數據即為鋼橋面板腐蝕樣本數據；

步驟三，確定鋼橋面板腐蝕影響因素：

設定鋼橋面板腐蝕影響因素為：溫度、濕度、通電次數和通電時間；

步驟四，鋼橋面板腐蝕樣本數據預處理：