基于耐久性的海工预应力混凝土结构保护层优化设计

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1、2016年第9期(总第323期)Number9in2016(TotalNo．323)混凝土Concrete实用技术PRACTICALTECHNOLOGYdoi：10．3969／j．issn．1002-3550．2016．09．035基于耐久性的海工预应力混凝土结构保护层优化设计朱炯1，陈素碧坦(1．徐州工程学院土木工程学院，江苏徐州221018；2．江苏大学土木工程与力学学院，江苏镇江212013)摘要：结合大量海工混凝土结构中保护层厚度数据，对保护层厚度与结构种类、结构类型、腐蚀环境及结构部位之间的规律进行较系统统计及研究

2、，并建立海工结构保护层厚度的优化模型。该模型不仅有服务于既有结构的现实意义，又有指导待建结构进行耐久性设计的理论意义。关键词：预应力混凝土结构；耐久性；海洋环境；保护层厚度；神经网络中图分类号：TU528．01文献标志码：A文章编号：1002—3550(2016)09—0132—04Optimizationdesignprotectionlayerofpre-stressedconcretestructuresinmarineenvironmentbasedondurabilityZHUJion91．CHENSubil·2(

3、1．SchoolofCivilEngineering，XuzhouInstituteofTechnology，Xuzhou221018，China；2．FacultyofCivilEngineeringandMechanics，JiangsuUniversity，Zhenjian9212013，China)Abstract：Alargenumberofmarineprotecteddatastructure，layerthickness，thethicknessoftheprotectivelayerofthelawandt

4、hestructurename，typeofconstruction，corrosionandstructuralpartsoftheenvironmentamongthemoresystematicresearch，andtheestab-lishmentofmarinestructuretooptimizetheprotectivelayerthicknessmodel．Thismodelnotonlyhastoservethepracticalsignificanceofexistingstructures，butal

5、sotoguidethestructuretobebuilttheoreticaldurabilitydesign．Keywords：pre-stressedconcretestructures；durability；marineenvironment；protectionlayerthickness；neuralnetwork0引言混凝土结构是当今使用最普遍的建筑结构[1】，其耐久性失效已成为困扰工程界的一个重要问题，特别是沿海或近海地区因氯离子侵蚀导致其耐久性不足而失效破坏的现象极为普遍[2】。混凝土结构因保护层脱落、钢

6、筋锈蚀及混凝土腐蚀导致的结构安全事故，其严重程度远超因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害【3】。因此，结合耐久性、受力性能与经济条件，对钢筋混凝土结构的保护层厚度进行优化设计，具有非常重要的意义。神经网络具有通过学习逼近任意非线性映射的能力，将神经网络应用于非线性系统的辨识与预测，可以突破非线性模型的限制，能够给出便于实现的算法[41。本研究从已有海工建筑物普查人手，进行耐久性方面的调查研究，选取典型建筑物，综合考虑结构类型、腐蚀环境、结构部位等因素的影响，采集保护层实际检测数据，应用MATLAB工具箱编写程序，建立

7、海工预应力结构在不同因素影响下保护层厚度优化模型。该模型可有效地对新建海工预应力混凝土结构保护层厚度进行优化设计。1基于人工神经网络的保护层厚度优化模型1．1人工神经网络概述目前典型的神经网络模型主要有：前馈神经网络、自组织神经网络、反馈神经网络、随机神经网络、视觉神经网络等。在所有模型中，由于BP神经网络具有结构简单、可塑性强、数学意义明确、学习算法步骤分明等优点，所以是目前理论最完善、工程应用最多的人工神经网络模型[51。BP神经网络计算流程如图1所示【司。6而权值学习给定输入向量和目标输出求隐层、输出层各单元输出求目标

8、值与实际输出的误差收稿日期：2015—10--07基金项目：国家建筑材料行业科技创新面上研究项目(2013一M3—9)；徐州市科技项目(XZZDl313)·132·旁囤习榭精一o11三一"一卧淝卫胖工型榴否～一隐一一黼一咿萼一BP神经网络仅通过许多简单处理能力的神经元的复合作用使网络具有复