建筑结构强度无损检测区间评定方法

'维普资讯http://www.cqvip.com第13卷2期应用基础与工程科学学报Vo1．13．No．22005年6月JOURNALOFBASICSCIENCEANDENGINEERINGJune2oo5文章编号：1005-0930(2005)-02-0216-06中图分类号：TU528．07文献标识码：A建筑结构强度无损检测区间评定方法陈海彬，佟晓君2，马群2，陈建伟2(1．北京航空航天大学固体力学所，北京100083；2．河北理工大学建筑7-程学院，河北唐山063009)摘要：提出一种建筑结构强度无损检测区间评定方法，此方法能较好地反映工程的实际情况．该方法运用逆回归模型和置信检验理论给出了在一定置信度下的建筑结构混凝土强度的置信上、下限和置信区间，并给出了混凝土强度的合格和不合格判定标准，从而形成了逆回归回弹法检测建筑结构混凝土强度的新体系．通过工程实例证明，本文提出的方法比传统的利用回归模型和点估计方法判断混凝土强度更符合工程实际，且能对混凝土强度做出定量化的判断．关键词：无损检测；回弹法；逆回归；测强曲线；数据处理混凝土是建筑工程中大量使用的结构材料，加强对混凝土结构的现场检测是确保工程质量和结构安全的重要环节．回弹法以它的仪器构造简单、操作方法简便、测试费用低廉、直接测量值(回弹值)在一定条件下与被测量值(混凝土强度)有较好的相关性等特点，被工程上广泛使用．但是由于众多因素的影响，其检测结果的分散性很大，按照传统的数据处理方法不能得到可信的评定结果．因此工程上通常仅把回弹法检测结果作为结构混凝土强度评定的参考值，而不能作为最终的评定依据，当检测结果达不到规程要求时，需要通过钻芯法等半破损方法来进一步检测，这不仅会造成人力、物力的浪费，而且还会对工程结构带来进一步的损伤．因此如何提高回弹法检测结果的可靠性，如何仅用回弹法就能得到定量的并具有高置信度评定结果是工程上亟待需要解决的问题．研究表明，提高检测结果的可靠性不仅需要提高检测设备的精度和检测人员的素质，更需要对传统的数据处理方法进行改变．本文探讨了采用逆回归模型和区间估计方法取代传统的回归模型和点估计方法，给出了混凝土强度合格和不合格的判定界限，形成了系统的理论方法和计算规程，工程应用表明本文方法能在给定置信度下较好地对实际结构强度进行评定．1回弹法(散点)逆回归模型回归分析是根据自变量估计随机变量的均值及其可能取值范围，而由随机变量估计自变量称为逆回归或逆预测．大量工程实践研究表明，混凝土回弹值的随机性要比混凝土强度的随机性大，因此，本文选用逆回归模型形式为：收稿日期：2005-03-21：修订日期：2005-05．16作者简介：陈海彬(1973一)，男，博士研究生 维普资讯http://www.cqvip.com陈海彬等：建筑结构强度无损检测区间评定方法217R=1o(1)式中为混凝土的强度值；R为回弹值；Z为碳化深度值；A、和C为待定系数．令Y=lnR，=tnJ，zz，alnA，b，C一ClnlO所以式(1)化简为：Y=a+bx+CZ(2)有q块150mm×150mm凝土标准试块，分为CIO、C20、C30、C40、C50五个强度等级，试块的测试龄期分别在7d、14d、28d、60d、90d、180d、365d，到达测试龄期的试块，分别进行回弹值、抗压强度值和碳化深度值的测量，其中第块试块对应的数据为，-，)、，，)、⋯、，，，)√=1，2，⋯，g，凡=∑．通过上述变换可以得到(：，)，：，z：)、Jl一一(，)，，z)、⋯、(；，Y：，z；)，q组数据，其中(，，)、(，，)、⋯、(，，)，：1，2，⋯，q，为第次观察值，那么由回归分析方法可知，0、b和c的估计量可由下列诸式求得：a：=Y一D一CZ，(3j)￡=(4)=(5)回归方程为：Y：=a+bx+CZ(6O)or的估计量为：2=砉耋()，一会，一)(7)其中式(3)一式(7)中：=n∑nix(8))，=∑刍∑刍)y，(9)，z=∑刍(1o)q=一(砉)(11)=主，，一(主，，)(2)j=lj=lq=一(主)(13)j=l 维普资讯http://www.cqvip.com218应用基础与工程科学学报q’1，，、x目)一∑∑y)(14)』=li=lq’，．、1xzb-)一∑∑)(15)J=li=lq∑∑y)(16)=li：l2=混凝土=强度=的置信限∑若对于∑给定测∑区或试件，测得。、R、⋯、R。16个回弹值和1个碳化深度值，剔除3个∑，∑∑最大和3个最小后得到l0个回弹值，即得到l0个测量值Y。、Y：、⋯、Y。。和1个值，令丌()=会+g+—f(+凡一1)，一y(17)丌u()=会+g++f(+凡一1)，一y(18)式(17)一式(18)中=凡一3(19)∑川∑∑1，∑∑∑=，Y∑Yl(L2z0u)，，、、)=+rtrtL～告L一一L—L一生】s(21)s=【vcr‘+∑二(Yi一y)】(22)t为t分布百分位值．由大量的实验证明在混凝土回弹法逆回归测强曲线中，丌()和丌()为单调增函数，由数理统计的知识和文献[1]可以得到的置信度为的单侧置信下限和上限：丌L(u)=会+u+一f(+凡一1)，一Y一：0(23)丌u(L)=会+gL+—f(+凡一1)，一y：0(24)经过变换可以得到在置信度为混凝土强度的下限和上限：=exp(xL)(25)．u=exp(xu)(26)由此可知，混凝土强度值置信度为23,一1时的置信区间为[]．．3混凝土强度的评定对于给定置信度，由式(25)和式(26)可以求出混凝土强度的置信下限和置信上限．U’对于给定混凝土设计强度，回弹法评定结构混凝土强度的判定如图1所示．对于给定置信度时，若>f0，则判定结构混凝土强度合格；对于给定置信度时，若>，则判定结构混凝土强度不合格；对于给定置信度时，若。