预制装配式型钢混凝土梁抗剪承载力的智能模型研究

通过建立计算预制装配式型钢混凝土(PSRC)梁抗剪承载力的智能模型,在一定程度上提高了计算精度与适用性。基于BP人工神经网络算法,通过对影响PSRC梁抗剪承载力的相关参数进行梳理,选取14个主要影响参数作为输入层,以试算法确定隐含层节点数为5,初步构建了3层结构人工神经网络系统;以收集的76组试验数据作为学习样本,对构建的神经网络系统进行训练,建立了对PSRC梁及SRC梁抗剪承载力计算的N14-5-1智能模型。使用智能模型对6个PSRC梁构件及6个SRC梁构件进行抗剪承载力计算,并通过与规范公式计算结果、试验结果的对比分析,证明了智能模型具有良好的计算精度及较好的泛化能力,具有一定的工程参考意义。运用Garson算法对输入参数进行敏感性分析,结果表明箍筋间距、型钢屈服强度、箍筋屈服强度、型钢腹板含钢率对抗剪承载力影响较大。随着研究试验的开展,在收集更多具有代表性的试验数据以扩充学习样本后,可对智能模型进一步优化。

FRP筋混凝土短梁抗剪性能试验研究及承载力计算

为分析梁高、剪跨比、腹筋率等参数对纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土短梁抗剪承载力的定量影响,并验证前期基于拉杆拱模型提出的抗剪承载力计算方法的科学合理性,对11根玄武岩FRP筋混凝土短梁开展了剪切破坏试验,试验梁最大梁高为1.2 m.试验结果表明,梁高、剪跨比、水平腹筋率、竖向腹筋率均对FRP筋混凝土短梁的抗剪承载力有显著影响.当梁高由300 mm增大到1200 mm,试验梁的无量纲极限抗剪强度下降46.7%.当水平腹筋率由0增大至1.0%,试验梁的无量纲极限抗剪强度提高40.5%.基于拉杆拱模型提出的抗剪承载力计算式可以合理反映梁高、剪跨比、水平腹筋率等因素的影响规律,计算结果与本试验结果及搜集试验数据均吻合良好.

混凝土桥梁结构配筋率和抗剪承载力计算方法分析

文章针对JTG 3362-2018《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中的不足部分进行研究,从力学含义和理论推导过程出发,对最小配筋率、相对界限受压区高度和抗剪承载力公式展开分析,并通过例题说明验证。结果表明,全预应力构件的普通钢筋最小配筋率应根据预应力配置情况综合确定,修改为“全预应力-普通钢筋辅助配筋率”较为合适,相对界限受压区高度的计算公式应采用钢筋抗拉强度标准值更合理;斜向箍筋模型的截面抗剪承载力上限值约为竖向箍筋的1.4倍。通过对现有《规范》深入分析和修正,为在工程实践中更好使用《规范》提供参考借鉴。

混凝土梁斜截面抗剪承载力上限值计算理论修正

文章从力学机理和理论推导过程出发,针对混凝土桥梁规范中斜截面抗剪承载力上限值计算理论的不足进行研究,对混凝土梁斜截面抗剪承载力上限计算公式进行分析。通过文献试验数据对比分析,发现现行桥梁设计规范对受弯构件混凝土截面抗剪承载力上限值计算存在一定的局限性,有必要根据实际工程中抗剪钢筋的配置形式对计算公式进行修正,保证斜截面抗剪承载力上限计算的合理性和准确性,为规范使用和工程实践提供了进一步的参考。

铝合金-混凝土组合梁抗剪承载力计算方法

为了改善部分外包混凝土组合梁在使用中腐蚀生锈、钢筋混凝土劣化等问题,本文提出了铝合金-混凝土组合梁的结构形式,建立了有限元模型并进行参数分析,分析了铝合金-混凝土组合梁抗剪承载力在不同参数下的变化规律。根据改进拉压杆计算模型得到混凝土的应力传递路径,采用叠加法提出考虑铝合金梁腹板和腹部混凝土抗剪贡献的铝合金-混凝土组合梁抗剪承载力计算公式。研究结果表明:公式计算值与有限元值比值的平均值为1.018,标准差σ为0.151,表明该计算公式离散性较小,具有可行性,可以为相关研究提供理论参考。

结合贝叶斯-MCMC更新的RC梁抗剪承载力概率模型的可靠度分析

为分析钢筋混凝土(RC)梁抗剪承载力,首先,基于国内外100组RC梁抗剪承载力试验数据作为先验信息,结合我国GB 50010-2010规范的抗剪承载力,综合考虑混凝土与箍筋的材料强度、截面尺寸、剪跨比、配箍率等因素的影响,通过贝叶斯-马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)方法对我国规范模型进行更新与修正;随后,结合Monte Carlo模拟,对所建立的RC梁概率抗剪承载力模型进行可靠度分析,验证了该模型具有较好的计算精度与可靠性。结果表明:概率模型均值与试验值比值K的均值与标准差分别为1.013与0.171,试验值落在概率模型的95%置信区间范围内,且可靠指标分布在4.0左右,说明建立的概率模型具有较好的预测效果与可靠性。

RC梁柱节点抗剪机理及承载力计算方法综述

对国内外关于框架结构中梁柱节点抗震性能研究成果进行总结归纳,分析了加载过程中节点的破坏形态及其抗剪机理,总结了典型的梁柱节点抗剪承载力计算模型,并基于各国规范对比了现有的抗剪承载力计算模型的适用性。对比了美国规范ACI 318-19、欧洲规范EC2的抗剪承载力计算的差异,指出了《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)建议的梁柱节点抗剪承载力计算结果相对保守。建议适量增加节点核心区配箍率,从而提高钢筋与核心区混凝土的粘结性能,减少纵筋的粘结滑移现象。

基于机器学习的再生骨料混凝土梁抗剪承载力预测

为解决当前再生骨料混凝土(RAC)梁缺乏统一抗剪承载力计算模型、相关试验工作量大且难以得出规律性结论等问题,建立了基于机器学习的RAC梁抗剪承载力预测模型。根据既有文献收集468根RAC矩形梁试件的抗剪性能试验数据,通过研究截面宽度、截面有效高度、再生粗骨料取代率、立方体抗压强度、轴心抗拉强度、剪跨比、纵筋配筋率和配箍特征值对再生骨料混凝土梁抗剪承载力的影响,结合逻辑回归(LR)、决策树(DT)、AdaBoost(AB)、支持向量机(SVM)以及人工神经网络(ANN)5种机器学习算法进行学习和训练,建立再生骨料混凝土梁抗剪承载力预测模型并比较预测效果,分析不同机器学习算法预测精度。研究结果表明:ANN算法与AdaBoost算法均能准确预测出再生骨料混凝土梁抗剪承载力,决定系数R2大于0.9,平均绝对误差MAE分别为18.66、15.96。根据精度统计指标,建议再生骨料混凝土梁的预测计算优先使用ANN算法和AdaBoost算法。最后,基于收集试验数据与回归分析,提出RAC梁抗剪承载力建议式。

基于软化效应的型钢混凝土节点抗剪承载力计算

根据现有试验资料,对规范YB 9082—2006《钢骨混凝土结构技术规程》和JGJ 138—2016《组合结构设计规范》中型钢混凝土节点抗剪承载力计算公式进行计算,结果表明,规范计算结果偏于保守,且离散性较大,主要原因在于混凝土项取值过于简化,导致计算结果离散性大。基于软化效应,考虑主拉方向对主压方向强度的弱化影响,对混凝土强度、配箍率、型钢约束强度、轴压比等因素的影响进行量化分析,并提出抗剪承载力计算公式中混凝土项的修正公式,结果表明,所提公式可以合理考虑各因素的影响,提高计算结果的准确性并降低离散性。

负弯矩区部分充填式窄幅钢箱-UHPC-NC组合梁抗剪承载力研究

为研究部分充填式窄幅钢箱-UHPC-NC组合梁负弯矩区受剪性能,开展3根部分充填式窄幅钢箱组合梁加载试验,研究组合梁的破坏模式、变形及裂缝分布规律。基于ABAQUS软件建立组合梁有限元模型,通过试验结果验证模型的准确性,并分析充填混凝土强度fcu、充填混凝土高度hf、UHPC层厚度hu和剪跨比λ对组合梁抗剪承载力的影响。研究结果表明:3根组合梁钢箱上箱室均发生剪切破坏,翼板跨中出现弯曲主裂缝,加载点与支座间产生剪切斜裂缝。在弹性阶段,UHPC和NC、钢箱与翼板协同工作性能良好,NC翼板组合梁端部表现出明显的剪切破坏;UHPC翼板组合梁的开裂荷载、屈服荷载及极限荷载较NC翼板组合梁分别提高55%、37.5%和12.5%,最大裂缝宽度从1.48 mm降至0.82 mm。有限元模型计算与试验结果吻合良好,可用于组合梁受力性能参数分析。组合梁抗剪承载力随hu的增加基本呈线性关系,当hu从0增加至100 mm时,组合梁抗剪承载力提高12.5%;当hf达到0.3后、提高fcu对组合梁抗剪承载力的影响并不显著,hf应控制在0.3左右且fcu不宜过高;组合梁抗剪承载力随着λ的增加基本呈线性关系递减,λ=2.8为组合梁弯剪破坏和受弯破坏界限剪跨比。提出考虑钢箱、充填混凝土和翼板贡献的组合梁抗剪承载力计算公式,并与试验和数值模拟结果进行验证分析,结果吻合良好且偏于安全。

基于试验数据库的UHPC梁抗剪承载力计算方法

为研究钢筋UHPC梁的抗剪承载力计算方法,首先,建立了钢筋UHPC梁的抗剪试验数据库;然后,以此为基础对法国NF P18—710规范、瑞士SIA 2052指南、日本JSCE—2006指南、GB 50010—2010规范、JGJ/T 465—2019规范和DBJ 43/T 325—2017规程中的抗剪承载力计算公式进行评估和分析;最后,修正了法国NF P18—710规范的抗剪承载力公式。研究结果表明:各规范公式均不同程度地保守估计了钢筋UHPC梁的抗剪承载力,其中无腹筋UHPC梁的各规范ξ_(m)为1.71~2.71,有腹筋UHPC梁的各规范ξ_(m)为1.52~2.09;国外规范中,法国NF P18—710规范的ξ_(m)分别为1.52~1.71,预测结果误差最小且安全储备较合理;与法国NF P18—710规范预测结果相比,瑞士SIA 2052指南的ξ_(m)为1.70~1.95,预测结果更为保守;日本JSCE—2006指南对于无腹筋UHPC梁预测结果与法国NF P18—710规范相比较为接近,而对于有腹筋梁预测结果偏差较大;国内规范中,GB 50010—2010规范的预测结果最为保守,ξ_(m)为2.13~2.71;JGJ/T 465—2019规范和DBJ 43/T 325—2017规程在GB 50010—2010规范基础上考虑了钢纤维对抗剪承载力的影响,预测精度有所提高。其中,JGJ/T 465—2019规范的ξ_(m)为1.59~1.74,DBJ 43/T 325—2017规程的ξ_(m)为1.66~1.81。基于规范计算模型误差分析,提出了考虑剪跨比影响的UHPC基体抗剪承载力系数和考虑钢纤维影响的钢纤维抗剪承载力系数的取值方法,修正了法国NF P18—710规范的抗剪承载力计算公式,可较好地预测钢筋UHPC梁的抗剪承载力。

基于裂缝滑移模型的无腹筋RC梁抗剪承载力计算

为了考虑翼缘对无腹筋钢筋混凝土(RC)梁抗剪承载力的影响,基于裂缝滑移模型,考虑了受压区的贡献、销栓作用贡献和受拉区骨料咬合作用的贡献,提出了一种无腹筋RC梁抗剪承载力计算公式。为验证该计算公式的准确性,分别应用该公式和国内外规范对收集的444根矩形截面梁与172根T形截面梁的试验数据进行计算,并将结果与国内外规范计算结果进行对比;基于所收集的数据集,利用5种常用的机器学习算法对收集的数据集进行回归分析,在数据集较小的情况下验证各算法的拟合度。结果表明:各国规范提出的抗剪承载力计算公式与试验值吻合较好;相较于规范的计算方法,该研究提出的计算方法较为准确,且可以有效地考虑T形截面梁翼缘对于抗剪承载力的贡献;选取的5个机器学习算法在测试集上表现良好,且与计算结果表现出了相同的规律,验证了机器学习算法在数据集较小的情况下对钢筋混凝土梁抗剪承载力计算的适用性。

RCS混合节点抗剪承载力计算方法对比研究

为研究适用性强的钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)混合节点抗剪承载力计算方法,对近年来的RCS节点剪切破坏试验数据进行了统计,将试验结果与中国规程方法、Nishiyama方法、Parra方法和ASCE指南方法计算结果进行了对比,并对各方法的参数适用性进行了讨论。对比结果表明:4种方法均具有工程实用价值,其中Parra方法结果离散性最小,中国规程方法计算最为简便。参数分析表明:4种方法对不同配箍率和不同位置节点均有较好适用性,但对小轴压比节点(轴压比0~0.2)与柱贯通节点预测均偏于保守;中国规程方法对于混凝土强度高于60 MPa的节点预测结果偏于危险,同时对有直交梁节点承载力预测偏于保守。建议在公式中引入混凝土强度系数和直交梁约束系数,用以考虑两者对承载力的影响。

化学植筋后锚固抗剪承载力研究

植筋锚栓在混凝土结构中得到广泛应用,作为关键的结构连接构件,其抗剪性能还有待深入研究.为获得准确的植筋锚栓抗剪承载力计算方法,共设置42个植筋锚栓承载力测试试件,考虑了植筋深度、混凝土基材强度和植筋直径这三个主要影响因素.通过剪切试验得到了各试件的抗剪承载力和剪力荷载—位移曲线,并建立了植筋锚栓四折线破坏模型,在试验基础上通过分析获得现有规范植筋锚栓抗剪承载力的修正公式.结果表明,植筋锚栓在达到钢材破坏前受压区混凝土已碎裂,即植筋抗剪承载能力在钢材破坏前已失效,因此取四折线破坏模型中的等效弹性极限点作为抗剪设计值;当混凝土抗压强度小于等于40MPa时,混凝土强度越低,锚栓抗剪承载力越小;反之,混凝土强度对抗剪承载力几乎没有影响.在相同埋深与混凝土强度条件下,锚栓直径越大其抗剪承载力越大,但增长效率却在逐渐减小.本文提出的锚栓抗剪承载力计算公式对大部分工况的计算结果与试验结果相比差值小于3%.

定点定向二次注浆对锚索极限抗拔承载力的影响研究

锚索注浆是为了形成锚固段以提供足够的锚固力,锚索注浆质量直接影响着整个深基坑支护体系的安全。在锚索二次注浆管的特定位置安装注浆阀,使锚索二次注浆时注浆液可在注浆阀的径向定点定向高压劈裂一次注浆体和锚固段周围的岩土体,从而在注浆阀环侧形成直径更大、形状更饱满的锚固体,有利于提高锚索的极限抗拔承载力。本研究通过锚索现场抗拔试验分别获得了定点定向二次注浆锚索和传统二次注浆方式锚索的荷载位移数据,并以实测数据为基础,利用指数模型拟合了锚索的Q-s曲线,得到了锚索的极限抗拔承载力值。

十字形钢管束高强混凝土组合剪力墙的抗剪承载力研究

为研究不同参数对十字形钢管束高强混凝土组合剪力墙抗剪承载力的影响,通过ABAQUS有限元软件建立了十字形钢管束高强混凝土组合剪力墙的有限元模型,重点考察钢材强度、混凝土强度、钢板厚度、钢管厚度、轴压比、墙体长度、墙体高度、腔体长度等参数对此类组合剪力墙抗剪承载力的影响。分析结果表明:随着钢材强度、钢板厚度、钢管厚度、墙体长度的增加和墙体高度的减小,试件的抗剪承载力呈显著增大趋势;随着混凝土强度的提高和腔体长度的减小,试件的抗剪承载力略呈增大趋势;当轴压比较小时(n∈(0,0.3]),轴压比对试件的抗剪承载力有一定的提高作用;当轴压比较大时(n∈(0.3,0.8]),随着轴压比的增加其抗剪承载力逐渐降低。最后,提出了十字形钢管束高强混凝土组合剪力墙的抗剪承载力计算公式。

冻融循环作用下节段预制全胶接拼装梁剪力键抗剪承载力研究

为分析冻融循环对节段预制全胶接拼装混凝土梁剪力键抗剪承载力的削弱效应,建立剪力键抗剪承载力计算模型,并进行单调加载和反复加载模型试验验证,采用冻融材料应力~应变关系曲线,对冻融循环次数、冻融后反复加载、正应力水平、键齿数量、键齿尺寸进行抗剪承载力参数影响分析。结果表明:单调加载、冻融后反复加载的剪力键抗剪承载力与冻融循环次数均呈二次抛物线关系;冻融循环次数对剪力键抗剪承载力有较大削弱;冻融循环后再反复加载,剪力键抗剪承载力进一步明显降低。单调加载下,剪力键抗剪承载力和正应力呈线性正相关;剪力键抗剪承载力与键齿数量呈三次抛物线关系,键齿数量超过4个,抗剪承载力随键齿数量增多增长缓慢;剪力键抗剪承载力与键齿尺寸比呈线性正相关。

高延性混凝土加固薄壁方钢管短柱抗压承载力研究

针对薄壁方钢管短柱承载力较低的问题,提出了通过外包高延性混凝土的加固方式来提高构件的极限抗压承载力和延性。利用有限元分析软件ABAQUS建立了高延性混凝土加固薄壁方钢管短柱有限元模型,对现有材料进行了材性试验,将结果用于有限元建立本构关系中;采用环氧树脂作为黏结剂,分别考虑了在静力加载作用下不同宽厚比(40、48、67)、不同加固厚度(4、8、12 mm)对高延性混凝土加固薄壁方钢管短桩的极限抗压承载力和破坏模态的影响。有限元结果表明:采用高延性混凝土加固后,构件的极限抗压承载力提升效果可达到30%~50%左右,且加固效果随着宽厚比或加固厚度的增大而愈发明显。理论推导出了高延性混凝土加固薄壁方钢管短柱的承载力理论公式,理论公式与有限元误差可控制在10%以内。

束浆挤扩钢管桩竖向抗拔承载力计算方法

随着城市地下空间的开发,深厚黏性土地区的基础抗浮问题愈发凸显。钻孔预制桩因环境友好,得到了广泛的应用,但钻孔过程削弱了预制桩的抗拔性能。拟开发一种新型的约束注浆挤扩钢管桩,为了准确评估束浆挤扩桩的承载力,分析了抗拔桩的破坏模式。基于对数螺旋线,提出局部滑裂面理论。采用经典案例,验证了抗拔承载力公式的有效性。基于正交试验设计理念,研究了束浆挤扩桩承载力的影响因素。结果表明,桩径和桩-土界面强度,对抗拔承载力的贡献最大。开展束浆挤扩桩的现场抗拔试验,与同直径钢管桩相比,束浆挤扩工艺可提高抗拔承载力达到70%。使用简化计算公式,计算基桩的抗拔承载力,误差控制在5%以内,更为准确安全。研究结果为约束注浆挤扩钢管桩承载力的设计和优化,提供了理论和技术参考。

循环荷载下砂土地区桩基础抗拔承载力研究

为分析循环荷载下砂土地区桩基础抗拔承载特性,文中就循环荷载作用下桩基础的承载性能开展试验,分析埋深率、密实度以及单双向循环对桩基础承载性能的影响。结果表明,高循环荷载比下,桩基累积沉降量随着荷载作用次数的增加先快速增加后趋于稳定;双向循环作用条件下,桩基累积沉降量随着荷载作用次数的增加呈现先快速后缓慢增加、最后趋于稳定的规律,沉降量稳定在0.3 mm;单向循环荷载条件下,桩基的累积沉降量随着荷载作用次数的增加呈现近似线性增加的趋势,无平台区最大累积沉降量为0.15 mm。整体上,单向循环下的桩基沉降量远低于双向循环下的桩基沉降量。