姜旻驍， 范 進(jìn)， 吳文偉南京理工大學(xué)土木工程系（210094）

0 概述

如今,人們已經(jīng)開始逐漸認(rèn)識到混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要性，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的研究也已被人們所關(guān)注?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性研究的目的主要是為了能夠?qū)炷两Y(jié)構(gòu)的壽命進(jìn)行預(yù)測。所以，我們需要有一種行之有效的方法進(jìn)行研究。

研究混凝土耐久性的方法有很多,可靠度理論就是一種較為常見的方法。不過，可靠度理論也有一定的缺陷，即這種方法需要假定數(shù)據(jù)服從某種正態(tài)分布,其結(jié)果導(dǎo)致模擬的數(shù)據(jù)不一定能夠確切的反映出事實;而且需要大量的數(shù)據(jù)作為其研究的基礎(chǔ)，在一定程度上實現(xiàn)起來較為困難。

灰色系統(tǒng)理論是中國學(xué)者鄧聚龍在1982年創(chuàng)立的，是一種研究少數(shù)據(jù)、貧信息的不確定性問題的新方法。灰色系統(tǒng)理論以“部分信息已知、部分信息未知”的系統(tǒng)作為研究對象,主要是充分利用已知的信息對未知的信息進(jìn)行預(yù)測,實現(xiàn)對系統(tǒng)的運行行為和演化規(guī)律的正確描述。本文根據(jù)觀測時間t和混凝土的碳化深度d作為灰色變量，建立灰色系統(tǒng)理論的GM(1,1)模型來預(yù)測混凝土結(jié)構(gòu)的壽命。

1 灰色系統(tǒng)理論與模型

由以上步驟即可完成建模過程并進(jìn)行真實值的模擬和預(yù)測。

2 應(yīng)用實例

根據(jù)某混凝土結(jié)構(gòu)的碳化深度的實際觀測數(shù)據(jù)建立灰色預(yù)測模型。

表1 某混凝土結(jié)構(gòu)碳化深度的實際觀測數(shù)據(jù)

本文選取了該項工程的碳化深度作為原始數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色建模和預(yù)測。

第5步:計算殘差和平均相對誤差。

圖1為預(yù)測和實測數(shù)據(jù)的碳化深度與時間的關(guān)系圖，其中圖中黑色虛線帶三角形的為模擬值,紅色實線帶圓圈的為實測值。從圖中可知，實測值和模擬值貼合的較好，精度較高，可以用來進(jìn)行預(yù)測。

表2為預(yù)測該結(jié)構(gòu)未來50年的碳化深度的結(jié)果。

由于該結(jié)構(gòu)的外保護(hù)層厚度為35mm，所以從表2可以看出，當(dāng)?shù)竭_(dá)45年的時候，碳化深度已經(jīng)到達(dá)了鋼筋的表面，表示鋼筋從45年左右已經(jīng)有開始銹蝕的可能，應(yīng)該要考慮相應(yīng)的措施。

表2 預(yù)測碳化深度結(jié)果

3 結(jié)語

本文通過理論推導(dǎo)分析結(jié)合實際工程的建模預(yù)測，應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論較好的完成了對混凝土碳化深度的模擬和預(yù)測,進(jìn)而可以通過該方法對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行研究和分析。因為灰色系統(tǒng)理論的GM(1,1)灰色預(yù)測模型是一種動態(tài)的模型,并且可以根據(jù)少量的不同的信息去挖掘事物的本質(zhì)屬性，能夠接收新信息并調(diào)整模型去適應(yīng)新的情況，使得該方法能夠在貧信息、少數(shù)據(jù)的情況下也能夠有較高的預(yù)測精度，能夠應(yīng)用于工程實踐。

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