基于符号回归的受弯破坏矩形RC剪力墙变形能力预测

为克服传统回归方式的局限性,同时解决机器学习模型可解释性差的问题,利用SHAP法与符号回归建立了具有更高精度的经验公式。为此,基于已有的试验数据库,建立了一个包含119个弯曲破坏矩形RC剪力墙的数据库。利用多种机器学习算法建立回归模型来预测剪力墙极限位移,其中XGBoost模型回归效果最佳。利用SHAP法对模型进行了分析与解释,并基于SHAP值对特征参数进行了筛选,以提升符号回归的效率与预测性能。提出的回归方法有助于克服传统回归方式的缺陷,与已有经验公式的对比结果表明,提出的经验公式具有更高的预测精度。此外,对符号回归模型所选用的特征参数进行了参数分析,并用XGBoost模型结果进行对比,以得到各特征参数在不同模型间的差异。结果表明,符号回归模型与XGBoost模型中各特征参数对极限位移的影响趋势基本一致,且符号回归模型具有更好的泛化性能与可解释性。

玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯破坏形态有限元分析

设计并制作了3根新型的玄武岩纤维增强塑料筋(BFRP筋)增强混凝土梁,并对其进行三分点加载试验和有限元分析。结果表明,BFRP筋混凝土梁的受弯破坏形态不同于传统的钢筋混凝土梁,其破坏截面均位于加载点附近。梁内的销栓作用对BFRP筋的受力非常不利;较大的裂缝宽度不仅会影响到BFRP筋混凝土梁的正常使用,还会影响到梁的受弯破坏形态;BFRP筋突出的表面变形特征、较低的横向抗剪强度和弹性模量等对上述破坏形态的发生有着重要影响;加载点处BFRP筋混凝土较为严重的局部黏结破坏、较大的销栓作用、应力集中效应和较大的裂缝宽度等使BFRP筋处于复杂的不利受力状态,这是造成上述破坏形态的主要原因。

钢筋混凝土梁受弯破坏及尺寸效应的细观模拟分析

钢筋混凝土构件破坏的尺寸效应取决于混凝土材料的非均质性以及钢筋/混凝土相互作用。该文借助混凝土细观结构特征,基于非线性弹簧单元来描述钢筋与混凝土之间的相互作用,建立了钢筋混凝土梁破坏行为模拟的三维细观数值模型。在模拟结果与试验结果吻合良好的基础上,拓展模拟了更大尺寸梁的弯曲大变形破坏行为,并分析了单调及循环加载模式对不同尺寸悬臂梁受弯破坏及名义抗弯强度影响规律。模拟结果分析表明:1)该文工况下钢筋混凝土悬臂梁的弯曲破坏存在尺寸效应,弯曲强度随梁深增大而减小;2)循环加载下,混凝土、钢筋以及两者间的粘结性能由于低周疲劳而使得梁的弯曲破坏呈现出脆性特征;3)相比于单调加载,循环加载条件下,悬臂梁的破坏具有更强的脆性,名义抗弯强度尺寸效应更明显。

预应力FRP筋增强RC梁受弯破坏模式研究

针对同时配有非预应力钢筋和有粘结预应力FRP筋的混凝土梁的受弯性能,分别以CFRP和AFRP作为预应力筋,研究对应于钢筋屈服和对应于FRP筋断裂的2类界限相对受压区高度大小关系的变化,进而研究FRP筋性能指标对受弯破坏模式的影响。研究表明,破坏模式与2类界限相对受压区高度大小直接相关,而2类界限相对受压区高度的大小又受FRP筋性能指标的直接影响,采用FRP筋短期性能指标和采用考虑了环境折减系数、徐变断裂折减系数、松弛提高系数和材料系数后的FRP筋长期性能设计值分别进行计算,结果存在着较大差异。4种破坏模式中,破坏模式I为设计预期的正常破坏模式,破坏模式II、III和IV应在设计时予以避免。极限延伸率相对较小的CFRP筋的张拉控制应力不宜过高,否则会在长期使用过程中先于结构中钢筋屈服发生断裂。

单筋矩形梁正截面受弯破坏实验教学研究

单筋矩形梁正截面受弯破坏实验是混凝土结构设计原理学习过程中重要的教学实验之一.以中原工学院为例,针对目前该实验教学存在的问题提出了进行少筋梁、适筋梁和超筋梁分组实验,并带领学生通过设计图纸分析、承载力计算与构件破坏特征交互验证的一套实验教学方法.

基于ABAQUS软件的RC梁正截面受弯破坏研究

为了进行对比试验研究,并且对梁的受弯破坏整个非线性变形过程有一个更加全面、深刻的认识。依据相关规范设计了3个不同配筋率的钢筋混凝土梁,采用ABAQUS软件模拟了三种梁的破坏全过程。分析结果表明:少筋梁跨中区段形成上窄下宽的"梯形"网格,适筋梁网格变形比较均匀,畸变不多,超筋梁受压区有较大的挤压,截面向两侧鼓出,网格变密。少筋梁钢筋的拉应力都达到了屈服强度,并产生较大的伸长变形,构造钢筋不屈服,适筋梁钢筋拉应力、压应力都达到了屈服强度,屈服区段延伸较长,超筋梁构造钢筋的压应力达到了屈服强度,但是受拉钢筋不屈服,梁的变形不大,延性较差。

基于试验数据的带暗柱受弯破坏钢筋混凝土剪力墙极限位移计算方法研究

建立了1个包含151个带暗柱钢筋混凝土剪力墙的试验数据库,筛选出89个受弯破坏试件数据,综合已有研究的5种混凝土应力-应变模型和4种塑性铰长度模型,考虑剪切位移在受弯破坏剪力墙总位移中所占的比例,提出带暗柱剪力墙极限位移的具体计算方法,将这5种应力-应变模型和4种塑性铰模型两两组合,得到20种组合计算模型的计算结果,与所收集的受弯破坏剪力墙试验数据进行对比,得到最适合计算受弯破坏剪力墙极限位移的模型。结果表明,混凝土应力-应变模型以Saatcioglu模型最为准确,塑性铰长度模型以Paulay模型最为准确,两者组合得到的极限位移计算值在20种组合计算模型中最为准确,最适用于计算受弯破坏钢筋混凝土剪力墙极限位移。基于试验数据,在Saatcioglu模型和Paulay模型的基础上,对计算模型进行调整修正,与试验对比后发现,修正模型比Saatcioglu模型和Paulay模型组合更符合试验数据,平均值基本不变,但变异系数减小,可较为准确地计算受弯破坏钢筋混凝土剪力墙极限位移。

修复钢筋混凝土梁受弯破坏形态及裂缝扩展特点试验研究

针对受损钢筋混凝土梁的破坏程度,制定3种不同的修复措施,并对修复后的钢筋混凝土梁进行抗弯试验,研究其受弯破坏形态及裂缝扩展特点。研究结果表明:修复后的钢筋混凝土梁具有较好的延性,受弯破坏形态为适筋梁破坏,具有塑性破坏特征,修复后的钢筋混凝土梁满足继续使用要求;钢筋混凝土梁跨中受弯段出现多条裂缝,且在钢筋混凝土梁破坏时均扩展为主裂缝。

锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯破坏模式及承载力简化计算方法

为快速准确评估受拉纵筋锈蚀对钢筋混凝土梁正截面受弯承载力的影响,采用解析方法计算受弯破坏时锈蚀钢筋混凝土梁正截面应力和应变分布,识别并定义锈蚀钢筋混凝土梁的3个界限锈蚀率和6种正截面受弯破坏模式,提出预判破坏模式再计算承载力的锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯承载力简化计算方法。采用该简化方法,计算相关文献中235根锈蚀钢筋混凝土梁的正截面受弯承载力,并与试验结果对比,验证该简化方法的准确性。通过两个算例,分别研究初始超筋梁和初始适筋梁的正截面受弯破坏模式及承载力随受拉纵筋锈蚀率的变化规律。研究结果表明:随着受拉纵筋锈蚀率的增大,初始超筋钢筋混凝土梁的正截面受弯破坏模式按照从“类似超筋”、“类似适筋”、“类似超筋”到“类似少筋”依次转变;初始适筋钢筋混凝土梁的正截面受弯破坏模式按照从“类似适筋”、“类似超筋”到“类似少筋”依次转变;钢筋混凝土梁正截面受弯承载力近似呈多段线性降低,最终退化为素混凝土梁的开裂弯矩,转折点位置为界限及临界锈蚀率。

预应力钢丝绳-UHPC复合加固损伤RC梁抗弯性能试验研究

提出了一种利用预应力钢丝绳和超高性能混凝土(UHPC)复合抗弯加固损伤钢筋混凝土梁(RC梁)的新方法,制作了1根普通混凝土基准梁(CB)和2根相同的预应力钢丝绳-UHPC加固梁(SB1,SB2),通过四点弯曲试验,探究了加固梁的破坏模式、变形性能、抗裂性能、应变发展与界面滑移特点。试验结果表明加固梁的破坏模式为钢丝绳和UHPC断裂,普通钢筋屈服,之后顶部混凝土压溃的受弯破坏;加固层断裂失效后加固梁与基准梁的抗弯性能基本相同。该加固方法可有效提高构件的抗弯刚度和开裂荷载,延缓原梁裂缝和应变发展,从而使构件在正常使用阶段的受力性能得到了明显提升。

玻璃纤维增强塑料加固砼梁的抗弯试验

通过对钢筋混凝土梁用 GFRP片材进行抗弯加固试验 ,研究其受弯破坏特征、对梁的极限承载力、刚度等的影响 .得出平截面假定适用、加固梁初期效果不明显 ,片材厚度、片材端部到支座的距离为主要影响因素 ,而对锚固端 U形加强条进行加强处理的效果明显等结论 .

聚酯纤维FRP加固钢筋混凝土梁抗弯性能

对2种不同厚度聚酯纤维增强塑料(PFRP)进行了轴向拉伸材性试验,并以PFRP层数为试验参数,通过试验研究了四点弯曲静力加载下PFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯性能。根据PFRP加固钢筋混凝土梁的常见破坏模式,推导出了相应的极限承载力计算公式,并将试验值与理论值进行了对比。结果表明:聚酯纤维的材料性能较为稳定;聚酯纤维FRP加固能够明显提高钢筋混凝土梁的承载力,并且承载力试验值与理论值吻合良好,能够为聚酯纤维FRP加固钢筋混凝土梁的设计和工程应用提供依据。

地震作用下RC构件耗能能力的计算方法研究

为了优化地震作用下研究钢筋混凝土构件损伤量化的理论流程,建立合理的耗能能力计算方法,基于初始滞回阶段RC构件耗能能力衰变规律,在研究了同类型试件相等加载位移在不同滞回阶段D-n曲线形态特征的基础上,提出了后续滞回阶段耗能能力衰变模型。通过对不同滞回阶段的衰减指数进行拟合分析,提出了耗能能力计算方法中特征参数A、B、x_(0)、y_(0)的修正公式,且优化后的计算方法较优化前,其准确性和稳定性均有所提高。对于从PEER数据库选取的80个受弯破坏试件耗能估算而言,该方法同样表现出较好的准确性和适用性。

预应力陶粒混凝土叠合梁疲劳性能试验研究

为研究预应力叠合梁施工工艺对叠合梁疲劳力学性能的影响,进行等幅疲劳试验。制作了4根预应力陶粒混凝土与普通混凝土叠合梁,其中两根进行三等分静力加载,两根进行三等分点疲劳受弯试验分析。试验结果表明,预应力陶粒混凝土T梁构件的受弯性能随着疲劳循环次数的增加在不断衰减;随着疲劳加载次数增加,同级静载作用下挠度值和钢筋应变值总体上呈现增长趋势,但变化幅度较小;最大裂缝宽度和平均裂缝宽度随着疲劳循环次数的增加而增大;对于循环加载200万次未发生疲劳破坏的试验梁,静载破坏形式仍为典型的受弯破坏,且其剩余承载能力相对于静载试验梁有一定明显降低,且后张预应力梁相比于先张预应力梁下降程度更为明显。