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申请/专利权人：河北工业大学

摘要：本发明涉及一种基于期望函数的预填骨料混凝土灌浆材料组合优化方法，属于土木工程技术领域，主要包括以下步骤：步骤一：通过前期预试验对比结果确定影响响应指标的灌浆材料关键组分；步骤二：基于响应面法分别选取不同灌浆材料组分Xik作为试验因素，灌浆材料各期望性能指标Yk为响应值；步骤三：利用Box‑Behnken试验设计法进行试验设计，确定不同试验因素的水平；此方法的优点在于所得到的最优解趋于满足各个响应的要求，同时也不过分倾向某一响应要求，结果能够更为准确地评价预填骨料混凝土灌浆料的综合性能，可以为同类型的灌浆材料配比优化研究提供参考。

主权项：1.一种基于期望函数的预填骨料混凝土灌浆材料组合优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、在对灌浆料细骨料颗粒级配进行优化的基础上，利用低水胶比净浆包裹骨料方法确定水灰比及纤维素、膨胀剂用量，选择影响灌浆材料流动性、强度、膨胀性能的关键组分作为响应因素；步骤二、确定相关响应因素变量X1k、X2k、X3k、X4k和响应变量Y1、Y2、Y3，响应因素Xik分别为减水剂、粉煤灰、硅灰和砂子的掺量对应不同响应变量时的试验取值，响应变量Yk有三个分别为灌浆材料的流动度、强度和收缩值；步骤三、利用Box-Behnken试验设计法，以减水剂、粉煤灰、硅灰和砂子的掺量作为试验因素，得到试验因子水平编码，其中，-1,0,1代表三个因子水平，分别代表试验影响因素的低水平、中水平、高水平，以流动度、强度和收缩值为响应值；步骤四、通过多项式表达影响因素和响应值的关系，对函数进行响应曲面分析，分别建立响应因素变量和响应变量函数关系：yk＝f{X1k,X2k,…}+ε式中：f为真实响应函数；ε为系统误差，其均值为0，方差为σ2；且若表示曲面为响应曲面还需要满足如下关系：Eyk＝E{f{X1k,X2k,…}}+Eε＝f{X1k,X2k,…}＝η在响应曲面法中，需要找到自变量与响应之间的函数关系逼近式，采用二阶模型为： 式中：β0、A、B、C为采用最小二乘法估计的多项式系数,ε为随机误差；步骤五、进行组合优化，建立各试验因素变量与响应值之间的预测模型之后，可以通过改变各变量之间的取值以优化目标函数，根据预填骨料混凝土灌浆材料优化的目的即获得流动性好、强度高、微膨胀之间的良好平衡，寻找一组相对均衡的参数组合使各响应的值均能满足需求，以保证多响应值的合理性，对一个或者多个响应值进行优化得到目标组合： 式中：rk为函数dk的相对重要性，取值从1到5，重要程度依次递增；dk为单独期望函数，范围在0到1之间，0表示完全不期望的反应，1表示完全期望的反应；D越接近于1表示响应值越接近于目标值，当任何一个反应或是功能超出了预期的范围，整个功能变为零，预期目标将无法实现；在条件设定中，单独期望函数dk存在三种目标范围即最大、最小或是在范围内，通过设定响应值的目标范围来实现混合变量的优化，对应的三种单独期望函数： 式中：L为下限,U为上限，wi为给定响应的权值，T为响应Yk的第k个目标值。

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