[發明專利]一種評價再生混凝土強度指標的概率預測模型

有效

• 申請號: 202010145622.9
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111339497B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 徐金俊;陳文廣;魯駿;陳杰
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京富源資源利用有限公司
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06F16/2458;G01N3/08;G01N3/20;G06N7/01
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

1.一種評價再生混凝土強度指標的概率預測方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)貝葉斯多元統計概率推斷，要使用先驗信息和樣本信息；先驗信息是已有的再生混凝土強度指標的計算方法，其中包括再生混凝土立方體單軸抗壓強度f_cu、圓柱體單軸抗壓強度f_cy、抗折強度f_r、劈裂抗拉強度f_st、三軸抗壓強度f_cc、單軸彈性模量E_cu和三軸彈性模量E_cc共7個再生混凝土強度指標的計算方法，樣本信息是已完成試驗研究的數據庫；應用貝葉斯方法綜合這兩類信息進行推斷，從而得到再生混凝土強度指標的后驗分布；

(2)根據步驟(1)提出的貝葉斯理論以及再生混凝土強度指標的計算方法，建立再生混凝土強度指標的預測模型；

(3)根據步驟(2)建立的再生混凝土強度指標預測模型，采用影響再生混凝土強度指標參數的函數g_i(y)作為修正項；

(4)基于共軛先驗分布和方差σ²后驗邊緣分布，進而來剔除步驟(3)中對整體影響不顯著的g_i(y)，從而達到消除參數的目的；

(5)根據步驟(4)中的剔除步驟(3)中對整體影響不顯著的gi(y)，并結合模型驗證和對比分析，得到了再生混凝土強度指標的后驗計算公式；

所述步驟(1)中先驗信息的已經存在的再生混凝土立方體單軸抗壓強度f_cu計算公式為：

再生混凝土圓柱體單軸抗壓強度f_cy：

再生混凝土抗折強度f_r：

f_r[MPa]＝0.022·(1.2-0.002R％)·(2.3-0.3w_eff/c)^6.9

再生混凝土劈裂抗拉強度f_st：

f_st[MPa]＝0.012·(0.9-0.002R％)·(2.1-0.3w_eff/c)^9.1

再生混凝土三軸抗壓強度f_cc：

f_cc[MPa]＝f_cy+5.009·σ₃

再生混凝土單軸彈性模量E_cu：

E_cu[MPa]＝0.016·(6.1-0.015R％)·(5.3-1.7w_eff/c)^3.9

再生混凝土三軸彈性模量E_cc：

E_cc[GPa]＝5.243+0.058f_cc

所述樣本信息的數據庫中包括了若干組再生混凝土立方體單軸抗壓試件、圓柱體單軸抗壓試件、抗折試件、劈裂抗拉試件、三軸抗壓試件、單軸彈性模量試件以及三軸彈性模量試件；

在給定數據y的條件下，貝葉斯的核心在于計算參數θ的后驗分布f(θ|y)；所述的貝葉斯推斷的一般模式為：

式中，f(θ)為再生混凝土強度指標的先驗信息；f(y|θ)為再生混凝土強度指標的似然函數；f(θ|y)為再生混凝土強度指標的后驗分布；

所述步驟(2)中的再生混凝土強度指標的預測模型為：

ln[T(Y,φ)]＝ln[T_d(Y)]+γ(Y,θ)+σε

式中，Y表示影響再生混凝土強度指標因素的向量形式；Φ＝(θ,σ)表示擬合試驗數據進行修正的試驗參數的后驗估計；T_d表示已經存在的再生混凝土強度指標計算公式；θ＝[θ₁,θ₂,……θ_p]^T表示對Y的修正系數；γ(Y,θ)表示對已經存在公式與準確值之間的偏差；ε是隨機變量；σ²是后驗分布所產生誤差的方差；為使該模型適合試驗結果，方差σ²與再生混凝土強度指標因素Y相互獨立；T(Y,Φ)的變量為方差σ²，且ε服從標準正態分布；

為求偏差γ(Y,θ)，用p個函數將其線性表示為：

式中，g_i(y)是影響再生混凝土強度指標參數的函數，在兩個前提的基礎上，得到：

所述步驟(3)中所述的影響再生混凝土強度指標參數的函數g_i(y)為：

g₁(y)＝1，g₂(y)＝R％，g₃(y)＝ln(w_eff/c)，g₄(y)＝ln(a/c)，g₅(y)＝ln(D_max,r/D_max,n)

式中，R％為再生骨料取代率，w_eff/c為有效水灰比，a/c為骨料-水泥比，D_max,r/D_max,n為最大再生混凝土尺寸與最大天然粗骨料尺寸之比；

所述步驟(4)中通過分析g_i(y)的變異系數大小，按照其從大到小的順序來進行貝葉斯參數剔除；當σ²變化較小時，說明剔除的g_i(y)及其對應的θ_i對整體影響不顯著，應該剔除，重復上述步驟，當σ²變化較大即σ²顯著增大時，說明剔除的g_i(y)及其對應的θ_i對整體影響顯著，則停止剔除；

所述步驟(5)中的再生混凝土立方體單軸抗壓強度f_cu后驗計算公式：

再生混凝土圓柱體單軸抗壓強度f_cy后驗計算公式：

再生混凝土抗折強度f_r后驗計算公式：

再生混凝土劈裂抗拉強度f_st后驗計算公式：

再生混凝土三軸抗壓強度f_cc后驗計算公式：

f_cc[MPa]＝(f_cy+5.009σ₃)·e^0.041

再生混凝土單軸彈性模量E_cu后驗計算公式：

再生混凝土三軸彈性模量E_cc后驗計算公式：