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基于MATLAB语言的多目标优化抗裂混凝土配合比设计研究

张士刚  
【摘要】:混凝土结构裂缝会降低混凝土耐久性,是加速混凝土劣化使结构提前失效的主要诱因之一。混凝土结构裂缝的产生是材料、结构、环境三个方面综合作用的结果,而混凝土的抗裂能力是其自身属性,是由混凝土原材料组成和配比所决定的,通过优化混凝土配合比可以提高混凝土抗裂能力,从而提高混凝土耐久性,延长结构使用寿命,具有重要的现实意义。 抗裂性能高的混凝土一般具有较低的线膨胀系数、收缩值、弹性模量,较高的徐变值、抗拉强度。本文根据ACI209(92)收缩徐变预测公式和CEB-FIP(1990)中的弹性模量、抗拉强度的估算公式等。选取水泥用量、GGBS掺量、FA掺量、水胶比、砂率、骨料母岩类型和骨料最大粒径七个参数作为自变量,选取强度等级与工作性能作为约束条件,选取线膨胀系数、徐变系数、收缩系数、弹性模量和抗拉强度为目标函数,建立抗裂混凝土配合比多目标优化模型。以期得到线膨胀系数、收缩值、弹性模量尽量低,徐变值、抗拉强度尽量高的混凝土。 MATLAB优化工具箱内集成了众多可直接调用的函数,为优化方法在工程中的实际应用提供了更方便快捷的途径。运用MATLAB语言编程并借助优化工具箱功能求解,得到了抗裂混凝土配合比参数取值的优化区间,分析得出提高混凝土抗裂性的四个关键参数。另外,运用轴向约束试验方法并借鉴平板法的分析方法,对优化模型进行验证,结果显示试验结论与优化结果相符。


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