基于BPNN神经网络混凝土抗压强度预测及应用

免振捣混凝土的配合比的不同对其抗压强度有很大影响,为了解决免振捣混凝土抗压强度预测问题,采用bp神经网络方法通过免振捣混凝土不同配合比训练网络预测其抗压强度,结果表明bp神经网络的隐层节点数目对预测精度有较大影响.通过分析得出采用bp神经网络对免振捣混凝土抗压强度预测是可行的.

采用基于levenberg-marquardt算法的bp神经网络,构建珊瑚混凝土抗压强度预测模型,并使用考虑交互作用的正交设计试验l27(313)优化模型参数。试验结果表明:隐含层神经元数目和调整量初始值对网络性能影响显著,且二者间存在交互作用。经验证,参数优化后的模型预测误差小,预测结果可靠,可为配合比设计和优化提供指导。

为了有效提高混凝土抗压强度的预测精准度,利用粒子群算法优化bp神经网络初始权值和阈值,建立了混凝土抗压强多因子pso-bp预测模型。模型以每立方混凝土中水泥、高炉矿渣粉、粉煤灰、水、减水剂、粗集料和细集料的含量以及置放天数为输入参数,混凝土抗压强度值作为输出参数,不仅可以克服bp算法收敛速度慢和易陷入局部极值的缺陷,而且模型的学习能力、泛化能力和预测精度都有了很大的提高。以uci数据库中的concretecompressivestrength数据集为例进行仿真测试,结果表明:pso-bp模型预测精度较bp、ga-bp模型分别提高了8.26%和2.05%,验证了pso-bp模型在混凝土抗压强度预测中的有效性。

在给出混凝土等效水灰比和骨料平均浆体厚度计算方法的基础上,采用人工神经网络方法,建立了混凝土28d抗压强度与混凝土等效水灰比、骨料平均浆体厚度和粉煤灰与胶凝材料用量比之间的非线性映射关系.该研究成果可减少混凝土试配次数,节约大量人力、物力和时间,并为高体积稳定性混凝土配合比设计方法的研究进一步奠定了基础.

本文采用误差反向传播神经网络(bp)建立了混凝土抗压强度的预测模型,在不同的误差目标值及隐含层节点数条件下,探讨模型的预测精度。实验结果表明,当误差目标值设定为0.01、隐含层节点数为3时,模型的预测精度最高,平均误差百分数为6.6%。当误差目标值设定较大时,样本的预测值与实测值会发生明显的偏差,预测效果不佳。

通过研究再生粗骨料取代率、水灰比对再生保温混凝土抗压强度的影响,建立了以再生粗骨料取代率、水灰比以及混凝土表观密度为因子的bp神经网络预测模型,旨在通过这三种因子的测量对再生保温混凝土28d抗压强度进行预测。试验研究表明,当再生粗骨料取代率为50%时,再生保温混凝土抗压强度与混凝土拌合物表观密度近似成线性关系,抗压强度随着水灰比的增大而降低；当取代率为100%时,抗压强度与表观密度为非线性关系,抗压强度随表观密度的增大而增大,随水灰比的增加而增加。建立的三因子bp神经网络模型的预测值与实际值的误差在3%以内,可用于再生保温混凝土的抗压强度预测。

作为混凝土主要力学性能指标，混凝土的抗压强度很大程度上决定建筑工程的质量。混凝土抗压强度预测也一直是国内外研究的重点。本文在参考国内外已有文献的基础上，借助matlab数学工具建立混凝土抗压强度预测的bp人工神经网络模型，对混凝土抗压强度进行预测，同时将预测得到的结果和concretecompressivestrength数据集进行对比，验证模型的正确性。并通过改变影响混凝土强度的各种因素的值对它们对混凝土抗压强度的影响进行探讨。

针对传统bp神经网络的不足,采用不同改进算法的网络模型对自密实混凝土抗压强度预测进行了详细的分析.研究表明:采用变梯度算法的模型m1、p-b复位算法的模型m2、拟牛顿算法的模型m3以及lm算法的模型m4,这4种模型均成功地建立了自密实混凝土强度的非线性关系,可用于其强度预测;通过用matlab编写程序,为解决bp网络隐层节点数的不确定性提供了一种较为方便的途径.

利用bp神经网络法,建立了再生混凝土的抗压强度预测模型。该模型采用了3层网络结构模式,输入层采用再生混凝土的配合比数据,输出层为再生混凝土,置放7、28、56、90d的强度数据,模型的转移函数均采用单极性sigmoid函数。由于sigmoid函数值为[0,1],因此,对再生混凝土输入数据进行归一化处理。最后,设计了33块再生混凝土的抗压强度试验,利用试验数据对网络模型进行测试,测试的结果证实了该模型对再生混凝土的强度预测值与实际测试结果基本相符。

应用matlab提供的神经网络工具箱作为bp神经网络训练和仿真的平台,并进行语言编程,通过采用不同隐函数节点数进行对比试验,采用精度与误差都合适的节点数进行训练与预测,观察预测的精度,并分析神经网络对抗压强度结果预测的可应用性,从而得出一些有益的结论。

c15c20c25c30c35c40c45 试验值2.252.73.153.553.94.34.65 标准值1.72.12.52.853.23.53.8 设计值1.261.761.82.12.362.62.8 标准值1013.416.720.123.426.829.6 设计值7.29.611.914.316.719.121.1 标准值1.271.541.782.012.22.392.51 设计值0.911.11.271.431.571.711.8 弹性模量2.22.552.833.153.253.35 抗剪强度 抗压强度 抗拉强度 c50c55c60 55.35.6 3.944.1 2.92.963.1 32.435.538.5 23.125.3

在传统预测混凝土强度的基础上,提出一种基于人工智能的新的预测方法,建立了两种神经网络模型:bp神经网络和rbf神经网络,实现了从新拌混凝土成分及其特性到硬化后混凝土强度之间的复杂的非线性映射。通过对试验数据的学习,网络结构可以早期预测混凝土28d抗压强度。另外,还利用bp神经网络模拟分析了混凝土成分质和量的变化对抗压强度的影响,其结果符合已知的经典混凝土强度变化规律,表明神经网络模型具有较高的精度和较强的泛化能力。

序 号 构 件 名 称 位 置 （ 浇 筑 日 期 回 弹 平 均 值 碳化 深度 现龄 期强 度推 定值 泵送 砼修 正值 泵送 砼强 度换 算值 设 计 强 度 回弹值 检验日期： 监理单位： 项目施工技术负责人： 回弹法检验混凝土抗压强度记录 注：1、混凝土实体检查应在分项工程质量验收后进行;2、检验操作人员应经过专门培训 、检验仪器应鉴定校准合格，龄期在60天以内的混凝土可不测碳化深度。 检验操作（记录）人员： 专业监理工程师（建设单位项目专业技术负责人）： 建设单位或工程名称： 结构类型： 形象进度： 施工单位：

第1页共1页 标准养护混凝土抗压强度检验报告 委托编号：2xxxxxxxxx记录编号：2xxxxxxxxx报告编号：2xxxxxxxxx 委托日期：2018年01月01日检验日期：2018年01月01日报告日期：2018年01月01日 委托单位：工程名称：xxxxxxxxxxx建筑工程 单位工程名称：主厂房工程部位：3.95m层柱、梁、板 强度等级c40状态描述表面平整 配合比编号试件成型方法 立方体试件边长 （mm） 石子最大粒径 （mm） 见证单位见证人及证书编号 取样人及证书编号选样人 试件编号成型日期检验日期 龄期 （d） 抗压强度值 （mpa） 尺寸换 算系数 强度代表 值（mpa） 达到强度 等级百分 率（%） 1 // / /// / //// /

混凝土抗压强度实验报告 委托部门：生产部样品性质：委托送检委托日期：2011.01.18 、 施工单位：周口龙润电力集团有限公司委托编号：委hgtky10096012实验日期：2011.01.18 工程名称：西气东输淮阳压气站2回路110kv线路配比编号：配10072302报告日期：2011.01.19 工程部位：基础检验依据：gb/50081-2002 试件编号 试件规格 (mm) 强度等级成型日期年期（天） 抗压强度（mpa）评定强度 （mpa）123 10096130100*100*100c2510-12-202830.129.631.230.3 报告人：李琰审核人：王潜签发人：荆武波周口市恒固建设有限公司商混站实验室 复制报告无盖章无效 混凝土抗压强度实验报告 委托部门：生产部样品性质：委托送检委

混凝土抗压强度检测报告 委托单位委托人委托日期报告编号 工程名称委托编号 工程地址建设单位检测类别 施工单位监理单位样品状态 品种检测标准 检测日期检测环境检测设备 任务单 编号 楼层及部位养护条件 设计强 度等级 制作日期施压日期 龄期 （d） 代表数 量（方） 破坏荷载 （kn） 抗压强度（mpa） 备注 单块值代表值 检测报告说明：1、若对报告有异议，应于收到报告之日起十五日内，以书面形式向检测单位提出，逾期视为对报告无异议。 2、送样检测，仅对来样检测负责。3、未加盖本公司材料实验专用章，报告无效。 负责人：审核：实验：报告日期: 检测单位： 上岗证号地址： 电话：邮编： 以下空白

混凝土抗压强度检测报告 样品名称混凝土强度样品规格150*150*150(mm)样品状态无异常检测地点混凝土室报告编号1171122064 工程名称电杆检测类别产品质量检测检测日期20171106检测依据gb/t50081 工程部位养护条件 设计强度 等级 制作日期试压日期 龄期 （d） 承压面积 （mm2） 抗压强度（mpa） 备注 单块值代表值 电杆同条件养护c4010月08日11月06日2822500 49.4 51.652.2 53.1 检测环境20℃检测设备压力试验机、钢直尺 说明：○1本报告加盖本单位检测专用章后生效。○2对检测结果若有异议，请于收到报告之日起十五天内向本单位提出，逾期视为对报告无异议。○3 未经本单位同意，不得以任何方式复制本报告，经同意复制的

混凝土抗压强度检验原始记录 委托编号： 尺寸（mm）成型日期破型日期龄期极限荷载个别强度强度 代表值 (长×宽×高)(年-月-日)(年-月-日)（d）（kn)（mpa)（mpa) 150×150×150604.1226.85 150×150×150618.327.48 150×150×150633.8228.17 150×150×150543.2324.14 150×150×150234.1210.41 150×150×150789.2335.08 150×150×1500 150×150×1500 150×150×1500 150×150×1500 150×150×1500 150×150×1500 0 27.5 23.2 0 工程名称： 委托单位： 样品编号强度等级 试验环 境 设备编 号 试验员备注

混凝土抗压强度检验报告 (2)

河南省建设工程质量检测机构 混凝土抗压强度检验记录预检j—09 所用仪器：nyl—2000d型仪器运行状态：检验前检验后 环境条件：检验前温度检验后温度样品状态 检验性质：检验依据送抽样日期年月日 密码 编号 强度 等级 时间规格 长宽高 mmmm×mm 计算面积 （m㎡） 单块荷载 p （kn） 单块抗压 强度r （mpa） 组平均抗 压强度 （mpa） 平均抗 压强度 （mpa） 单块最 小强度 （mpa） 干试样 质量（%） 体积 密度 平均体 积密度 计算公式：r＝（p/s）×103 检验人：复核人：

. ... db15/427-2005 现浇混凝土抗压强度统计评定表 单位工程名称：c02-3-07-001 层数部位 设计强 度等级 砼数量 (m3) 浇筑砼 起止日期 试验单 编号 每组试块强 度代表值 （mpa） 占设计强 度百分比 (%) 单位工程强度验收判断计算结论与处理 a区一层1—15轴框架柱、 剪力墙及剪力墙件暗柱 c501002012-6-28hy20120309052.6105强度系数=1 试件组数:n=56 合格判定系数:λ1=0.95 λ2=0.85 mfcu=62.34 sfcu= 1 .22 n fcumncuif =8.2 fcuk=50.0 fcumin=47.5 评定方法: mfcu≥0.9fcuk+λ1sfcu=52.79 fcumin≥λ2

nλ1mfcu?cu,minｓfcu0.90?cu,k0.95?cu,k1.1?cu,k 复核： 混凝土抗压强度计算表 gd-c1-334 单位(子单位)工程名称 施工单位 号 项目 ?cu,k mfcu+λ1ｓfcu0.85?cu,k1.15?cu,k备注 1在“结果评定 gbj107-2010 “合格”、“ 意见 2 3 4 5 6 1 定 2 3 4 5 6 项目技术负责人:计算：监理审核人：