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系統識別號 U0026-0812200910411855
論文名稱(中文) 應用類神經網路推估混凝土之抗壓強度
論文名稱(英文) none
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系專班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering (on the job class)
學年度 91
學期 2
出版年 92
研究生(中文) 許慶安
研究生(英文) Ching-An Hsu
學號 n6789115
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 149頁
口試委員 指導教授-倪勝火
口試委員-宋見春
口試委員-常正之
中文關鍵字 推估  類神經網路  倒傳遞網路  迴歸分析  抗壓強度  混凝土 
英文關鍵字 back-propagation network  concrete  artificial neural networks 
學科別分類
中文摘要 有關混凝土抗壓強度之推估,至今已有許多研究成果,主要包括Slater經驗公式及配比強度推估等,可供工程品管參考;然前者僅考慮齡期因素為「七天強度」之單一輸入變數,而後者變數中之齡期因素係以「日數」為其輸入變數之一;比較二者,顯然前者較具有反映該批混凝土未來強度的代表性,但有可能受到組成材料不同致強度成長曲線亦不同,而易造成其推估值之偏差;後者可能需蒐集大量不同齡期(日數)之強度來比對,且不如前者係逕直反映該批混凝土強度,故齡期因素若以「日數」為變數,則於工程實務上較不符合品管作業之效率需求。因此,為改良上述之限制因素,本文乃針對混凝土抗壓強度之推估模式作進一步的探討與研究。
一般均規定於混凝土試體養治七天時進行早期抗壓試驗,以提供早期強度之參考;而於養治廿八天時再進行抗壓試驗,並依CNS規定據以判定該混凝土是否符合規範規定之設計強度。然而,當面對目前公共工程規模龐大,施工進度要求快速,品質也必須維持相當的水準時,此廿八天試驗等待期,可能對要求時效之品管作業影響相當大。因此,本研究之主要目的,係探討如何在混凝土工程澆置的初期(七天時),即可有效地推估廿八天之抗壓強度,希冀及早瞭解該混凝土結構物未來強度的發展,以確保工程施工品質。
鑑於混凝土強度受到甚多不確定因素影響,為利於早期水泥澆置七天時,即能更有效推估往後廿八天混凝土之強度,本文嘗試以混凝土之配比材料及七天齡期強度為主要探討範圍,亦即以試體七天齡期強度之變數來配合混凝土組成材料中八項主要不同變數(每次試驗之主要變項為水泥用量、拌合水用量、細骨材用量、粗骨材六分料用量、粗骨材三分料用量、附加劑用量、W/C及F.M.等),計有九項變數進行試驗;經統計迴歸分析後,以其中之『七天齡期強度』、『附加劑用量』、『W/C』及『粗骨材六分料用量』等四項變數整合,對推估廿八天抗壓強度達顯著水準。有關規劃試驗即以此四項變數及全部變數,依「材料配比」、「養護齡期」及「配比齡期」三大類,共分九種不同參數之模式,來進行試驗分析與比較。本文之研究方法,係考慮材料配比推估強度之特性較偏向非線性行為,故應用非線性能力較佳之類神經網路,並以其中具有迴歸功能之倒傳遞網路方法建構推估模式,同時進行廿八天齡期抗壓強度之推估試驗。
經本研究試驗之結果發現,在「材料配比」、「養護齡期」及「配比齡期」三大類九個試驗模式中,採用類神經網路推估模式之相關係數與準確度均優於傳統的統計迴歸分析方法,尤其於非線性之材料配比推估模式上,使用類神經網路明顯優於統計迴歸分析,而在倒傳遞網路各試驗模式中,又以七天齡期強度與所配合材料參數最多之變數整合模式(例如倒傳遞網路試驗之模式六)為最優,其推估值與真實值之相關係數達0.983,且推估值成功率若以誤差率在10%範圍以內之佔有百分比而論,則幾達100%,而倒傳遞網路數據集之訓練、校驗及測試均得相同的結論;顯示本研究所探討之主要變數整合模式與類神經網路推估方法,具有頗高的準確度及參考價值。
英文摘要 none
論文目次 目錄

摘要---------------------------------------------------------------------------------------Ⅰ
誌謝---------------------------------------------------------------------------------------Ⅲ
目錄---------------------------------------------------------------------------------------Ⅳ
表目錄------------------------------------------------------------------------------------Ⅵ
圖目錄------------------------------------------------------------------------------------Ⅷ

第一章 諸論------------------------------------------------------------------------------1
1-1 研究動機---------------------------------------------------------------------------1
1-2 研究目的---------------------------------------------------------------------------2
1-3 研究方法---------------------------------------------------------------------------3
1-4 研究內容---------------------------------------------------------------------------4

第二章 文獻回顧------------------------------------------------------------------------6
2-1 混凝土概述------------------------------------------------------------------------6
2-2 混凝土強度影響因素------------------------------------------------------------7
2-3 混凝土抗壓強度-----------------------------------------------------------------12
2-4 類神經網路-----------------------------------------------------------------------14
2-5 倒傳遞網路-----------------------------------------------------------------------17

第三章 試驗規劃-----------------------------------------------------------------------23
3-1 試驗目的--------------------------------------------------------------------------23
3-2 試驗材料--------------------------------------------------------------------------23
3-3 試驗軟體與設備-----------------------------------------------------------------26
3-4 試驗步驟--------------------------------------------------------------------------26
3-5 試驗結果--------------------------------------------------------------------------29

第四章 試驗結果分析與討論--------------------------------------------------------39
4-1 混凝土抗壓強度之Slater關係式分析---------------------------------------39
4-2 混凝土抗壓強度之變數影響分析--------------------------------------------40
4-3 建構倒傳遞網路之推估模式--------------------------------------------------42
4-4 驗證倒傳遞網路之推估模式--------------------------------------------------47
4-5 建構迴歸分析之推估模式-----------------------------------------------------47
4-6 驗證倒傳遞網路訓練校驗組及測試組之推估結果-----------------------52
4-7 各模式推估結果比較與討論--------------------------------------------------53

第五章 結論與建議--------------------------------------------------------------------79
5-1 結論--------------------------------------------------------------------------------79
5-2 建議--------------------------------------------------------------------------------80

參考文獻---------------------------------------------------------------------------------81

附錄A混凝土配比及試體抗壓強度之試驗結果表-----------------------------84
附錄B Slater關係式推估值與成功率之試驗結果表 --------------------------90
附錄C倒傳遞網路各模式推估值與成功率之試驗結果表--------------------97
附錄D建構迴歸分析推估模式之分析表----------------------------------------102
附錄E迴歸分析各模式推估值與成功率之試驗結果表----------------------111
附錄F評估迴歸分析推估模式之分析表圖-------------------------------------116
附錄G倒傳遞網路訓練校驗組各模式推估值與成功率之試驗結果表----125
附錄H驗證倒傳遞網路訓練校驗組推估模式之分析表圖-------------------130
附錄I傳遞網路測試組各模式推估值與成功率之試驗結果表--------------139
附錄J驗證倒傳遞網路測試組推估模式之分析表圖--------------------------140

自述--------------------------------------------------------------------------------------149


表目錄

表2-1 類神經網路轉換函數一覽表------------------------------------------------20
表3-1 水泥混凝土之材料試驗規範表---------------------------------------------30
表3-2卜特蘭水泥TYPEⅠ型試驗表----------------------------------------------32
表3-3 水泥混凝土拌合用水試驗表------------------------------------------------33
表3-4 混凝土粗細粒料試驗表------------------------------------------------------34
表3-5 水泥混凝土附加劑試驗表---------------------------------------------------35
表3-6 水泥混凝土配比設計試驗表------------------------------------------------36
表3-7 水泥混凝土試體製作之配比資料表---------------------------------------37
表3-8 輸出及輸入變數型態與值域表---------------------------------------------38
表4-1 Slater關係式預測抗壓強度之統計分析表--------------------------------55
表4-2 變數影響之逐步多元迴歸分析表------------------------------------------55
表4-3 驗證模式一倒傳遞網路推估結果分析表---------------------------------57
表4-4 驗證模式二倒傳遞網路推估結果分析表---------------------------------57
表4-5 驗證模式三倒傳遞網路推估結果分析表---------------------------------58
表4-6 驗證模式四倒傳遞網路推估結果分析表---------------------------------58
表4-7 驗證模式五倒傳遞網路推估結果分析表---------------------------------59
表4-8 驗證模式六倒傳遞網路推估結果分析表---------------------------------59
表4-9 驗證模式七倒傳遞網路推估結果分析表---------------------------------60
表4-10驗證模式八倒傳遞網路推估結果分析表--------------------------------60
表4-11驗證模式九倒傳遞網路推估結果分析表--------------------------------61
表4-12 倒傳遞網路與迴歸分析之各模式推估結果比較表-------------------62
表4-13 倒傳遞網路訓練校驗組與測試組之各模式推估結果比較表-------63
表A-1 混凝土配比及試體抗壓強度之試驗結果表-----------------------------84
表B-1 Slater關係式推估值與成功率之試驗結果表----------------------------90
表C-1倒傳遞網路各模式推估值與成功率之試驗結果表---------------------97
表D-1 建構模式一迴歸推估結果分析表-----------------------------------------102
表D-2 建構模式二迴歸推估結果分析表-----------------------------------------103
表D-3 建構模式三迴歸推估結果分析表-----------------------------------------104
表D-4 建構模式四迴歸推估結果分析表-----------------------------------------105
表D-5 建構模式五迴歸推估結果分析表-----------------------------------------106
表D-6 建構模式六迴歸推估結果分析表-----------------------------------------107
表D-7 建構模式七迴歸推估結果分析表-----------------------------------------108
表D-8 建構模式八迴歸推估結果分析表-----------------------------------------109
表D-9 建構模式九迴歸推估結果分析表-----------------------------------------110
表E-1迴歸分析各模式推估值與成功率之試驗結果表------------------------111
表F-1 評估模式一迴歸推估結果分析表-----------------------------------------116
表F-2 評估模式二迴歸推估結果分析表-----------------------------------------116
表F-3 評估模式三迴歸推估結果分析表-----------------------------------------117
表F-4 評估模式四迴歸推估結果分析表-----------------------------------------117
表F-5 評估模式五迴歸推估結果分析表-----------------------------------------118
表F-6 評估模式六迴歸推估結果分析表-----------------------------------------118
表F-7 評估模式七迴歸推估結果分析表-----------------------------------------119
表F-8 評估模式八迴歸推估結果分析表-----------------------------------------119
表F-9 評估模式九迴歸推估結果分析表-----------------------------------------120
表G-1倒傳遞網路訓練校驗組各模式推估值與成功率之試驗結果表-----125
表H-1驗證模式一倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析表----------------130表H-2驗證模式二倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析表-----------------130表H-3 驗證模式三倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析表----------------131
表H-4 驗證模式四倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析表----------------131
表H-5 驗證模式五倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析表----------------132
表H-6 驗證模式六倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析表-----------------132
表H-7 驗證模式七倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析表-----------------133
表H-8 驗證模式八倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析表-----------------133
表H-9 驗證模式九倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析表-----------------134
表I-1 倒傳遞網路測試組各模式推估值與成功率之輸出結果表-----------139
表J-1 驗證模式一倒傳遞網路測試組推估結果分析表-----------------------140
表J-2 驗證模式二倒傳遞網路測試組推估結果分析表-----------------------140
表J-3 驗證模式三倒傳遞網路測試組推估結果分析表-----------------------141
表J-4 驗證模式四倒傳遞網路測試組推估結果分析表-----------------------141
表J-5 驗證模式五倒傳遞網路測試組推估結果分析表-----------------------142
表J-6 驗證模式六倒傳遞網路測試組推估結果分析表-----------------------142
表J-7 驗證模式七倒傳遞網路測試組推估結果分析表-----------------------143
表J-8 驗證模式八倒傳遞網路測試組推估結果分析表-----------------------143
表J-9 驗證模式九倒傳遞網路測試組推估結果分析表-----------------------144


圖目錄

圖2-1 生物神經元---------------------------------------------------------------------21
圖2-2 神經元模型---------------------------------------------------------------------21
圖2-3 正切雙彎曲函數---------------------------------------------------------------22
圖2-4 線性激發函數------------------------------------------------------------------22
圖2-5 多層前饋網路------------------------------------------------------------------22
圖4-1 Slater關係式預測抗壓強度之迴歸分析圖--------------------------------64
圖4-2 模式一倒傳遞網路模擬結果分布圖---------------------------------------65
圖4-3 模式一倒傳遞網路訓練進展圖---------------------------------------------65
圖4-4 模式二倒傳遞網路模擬結果分布圖---------------------------------------66
圖4-5 模式二倒傳遞網路訓練進展圖---------------------------------------------66
圖4-6 模式三倒傳遞網路模擬結果分布圖---------------------------------------67
圖4-7 模式三倒傳遞網路訓練進展圖---------------------------------------------67
圖4-8 模式四倒傳遞網路模擬結果分布圖---------------------------------------68
圖4-9 模式四倒傳遞網路訓練進展圖---------------------------------------------68
圖4-10 模式五倒傳遞網路模擬結果分布圖--------------------------------------69
圖4-11 模式五倒傳遞網路訓練進展圖--------------------------------------------69
圖4-12 模式六倒傳遞網路模擬結果分布圖--------------------------------------70
圖4-13 模式六倒傳遞網路訓練進展圖--------------------------------------------70
圖4-14 模式七倒傳遞網路模擬結果分布圖--------------------------------------71
圖4-15 模式七倒傳遞網路訓練進展圖--------------------------------------------71
圖4-16 模式八倒傳遞網路模擬結果分布圖--------------------------------------72
圖4-17 模式八倒傳遞網路訓練進展圖--------------------------------------------72
圖4-18 模式九倒傳遞網路模擬結果分布圖--------------------------------------73
圖4-19 模式九倒傳遞網路訓練進展圖--------------------------------------------73
圖4-20 驗證模式一倒傳遞網路推估結果分析圖--------------------------------74
圖4-21 驗證模式二倒傳遞網路推估結果分析圖--------------------------------74
圖4-22 驗證模式三倒傳遞網路推估結果分析圖--------------------------------75
圖4-23 驗證模式四倒傳遞網路推估結果分析圖--------------------------------75
圖4-24 驗證模式五倒傳遞網路推估結果分析圖--------------------------------76
圖4-25 驗證模式六倒傳遞網路推估結果分析圖--------------------------------76
圖4-26 驗證模式七倒傳遞網路推估結果分析圖--------------------------------77
圖4-27 驗證模式八倒傳遞網路推估結果分析圖--------------------------------77
圖4-28 驗證模式九倒傳遞網路推估結果分析圖--------------------------------78
圖F-1 評估模式一迴歸推估結果分析圖-----------------------------------------120
圖F-2 評估模式二迴歸推估結果分析圖-----------------------------------------121
圖F-3 評估模式三迴歸推估結果分析圖-----------------------------------------121
圖F-4 評估模式四迴歸推估結果分析圖-----------------------------------------122
圖F-5 評估模式五迴歸推估結果分析圖-----------------------------------------122
圖F-6 評估模式六迴歸推估結果分析圖-----------------------------------------123
圖F-7 評估模式七迴歸推估結果分析圖-----------------------------------------123
圖F-8 評估模式八迴歸推估結果分析圖-----------------------------------------124
圖F-9 評估模式九迴歸推估結果分析圖-----------------------------------------124
圖H-1驗證模式一倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析圖-----------------134
圖H-2驗證模式二倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析圖-----------------135
圖H-3驗證模式三倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析圖-----------------135
圖H-4驗證模式四倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析圖-----------------136
圖H-5驗證模式五倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析圖-----------------136
圖H-6驗證模式六倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析圖-----------------137
圖H-7驗證模式七倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析圖-----------------137
圖H-8驗證模式八倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析圖---------------- 138
圖H-9驗證模式九倒傳遞網路訓練校驗組推估結果分析圖-----------------138
圖J-1 驗證模式一倒傳遞網路測試組推估結果分析圖-----------------------144
圖J-2 驗證模式二倒傳遞網路測試組推估結果分析圖-----------------------145
圖J-3 驗證模式三倒傳遞網路測試組推估結果分析圖-----------------------145
圖J-4 驗證模式四倒傳遞網路測試組推估結果分析圖------------------------146
圖J-5 驗證模式五倒傳遞網路測試組推估結果分析圖-----------------------146
圖J-6 驗證模式六倒傳遞網路測試組推估結果分析圖-----------------------147
圖J-7 驗證模式七倒傳遞網路測試組推估結果分析圖-----------------------147
圖J-8 驗證模式八倒傳遞網路測試組推估結果分析圖-----------------------148
圖J-9 驗證模式九倒傳遞網路測試組推估結果分析圖-----------------------148
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  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2004-07-23起公開。
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