纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fiber reinforced polymers,簡(jiǎn)稱FRP)有許多的優(yōu)點(diǎn),例如耐腐蝕、質(zhì)量輕、抗拉強(qiáng)度高、抗疲勞性能好以及施工方便。因此,FRP被越來越廣泛的運(yùn)用于工程當(dāng)中。其中一個(gè)重要用途就是通過外貼FRP的方式用來加固混凝土構(gòu)件�，F(xiàn)今已經(jīng)陸續(xù)發(fā)表了許多關(guān)于FRP抗彎加固構(gòu)件性能的研究成果。但是值得注意的一點(diǎn)是,隨著抗彎承載力的增加,構(gòu)件可能存在抗剪承載力不足甚至破壞的潛在危險(xiǎn)。因此,抗剪加固的研究也顯得尤為重要。然而,FRP抗剪加固的研究與抗彎加固相比較少,主要原因是抗剪加固機(jī)理的復(fù)雜性,現(xiàn)有試驗(yàn)研究文獻(xiàn)中試件數(shù)量有限、研究因素分散的試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)于系統(tǒng)、深入地研究FRP抗剪加固機(jī)理及規(guī)律就顯得有點(diǎn)捉襟見肘。因此,建立FRP抗剪加固試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫,通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及數(shù)值分析的方法,對(duì)FRP抗剪加固的作用機(jī)理和規(guī)律進(jìn)行全面的研究就顯得至關(guān)重要和尤為迫切。在眾多的數(shù)值分析方法中,隨機(jī)森林(Random Forest)這種機(jī)器學(xué)習(xí)的算法可以更加高效地構(gòu)建力學(xué)模型及準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)FRP加固梁的承載力。因此,本文收集整理了大量現(xiàn)有文獻(xiàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫,在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上,利用隨機(jī)森林算法生成FRP抗剪加固的隨機(jī)森林預(yù)測(cè)模型。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1)在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上,對(duì)FRP抗剪貢獻(xiàn)的影響因素進(jìn)行研究和分析。研究成果表明,隨著剪跨比的增大,加固梁承載力提高率呈現(xiàn)出先增后減的規(guī)律;隨著梁高增加,加固梁抗剪承載力提高率隨之降低;當(dāng)E_fρ_f/f_c~(2/3)(E_f為FRP的彈性模量,ρ_f為FRP的配布率,f_c為混凝土抗壓強(qiáng)度)增加到大約0.05左右,FRP加固梁抗剪承載力提高率將不再增加;隨著E_sρ_s/E_fρ_f(E_s為箍筋的彈性模量,ρ_s為配箍率)的增加,FRP加固梁抗剪承載力提高率顯著下降。2)考慮混凝土、箍筋、FRP三者作用關(guān)系,推導(dǎo)出FRP抗剪有效應(yīng)變與這三者綜合作用的數(shù)值關(guān)系式。與現(xiàn)有的規(guī)范對(duì)比,本公式在準(zhǔn)確度和相關(guān)度上均優(yōu)于現(xiàn)有的規(guī)范。3)利用五個(gè)不同國(guó)家的設(shè)計(jì)規(guī)范【即:ACI 440.2R(2008)、fib-TG 9.3(2001)、JSCE(2001)、CSA S806(2012)和GB 50608(2010)】推薦的FRP抗剪貢獻(xiàn)計(jì)算公式對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算并相互比較。分析各國(guó)規(guī)范分別在截面尺寸、配箍率、剪跨比三個(gè)因素變化的情況下的敏感性和安全性。4)選擇兩個(gè)被廣泛認(rèn)可的FRP抗剪貢獻(xiàn)計(jì)算模型(Mofidi and Chaallal模型和Pellegrino and Modena模型)進(jìn)行預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)值的準(zhǔn)確度比較。對(duì)于上述兩個(gè)模型模型分別在截面尺寸、配箍率、剪跨比三個(gè)因素變化的情況下,探索了它們預(yù)測(cè)結(jié)果的敏感性等。5)將數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)分為三類,分別為無錨固U型包裹試驗(yàn)梁、有錨固U型包裹試驗(yàn)梁和全包裹試驗(yàn)梁。在分類后的數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上利用隨機(jī)森林算法分別建立隨機(jī)森林預(yù)測(cè)模型。并將隨機(jī)森林預(yù)測(cè)上述規(guī)范、模型以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行對(duì)比,隨機(jī)森林預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較為吻合。為了更好地推廣隨機(jī)森林預(yù)測(cè)模型,在該模型的基礎(chǔ)上制作了外觀簡(jiǎn)潔的FRP抗剪貢獻(xiàn)預(yù)測(cè)軟件。
【學(xué)位單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU37
【部分圖文】：

釋度一般更高，可以自動(dòng)生成特征重要性（Featureimportance）。因此據(jù)庫的基礎(chǔ)上，采用隨機(jī)森林算法對(duì) FRP 抗剪貢獻(xiàn)值進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)混凝土梁的抗剪加固梁的加固方式 抗剪加固梁的加固形式有很多，對(duì)于不同的 FRP 包裹方式，可分為側(cè)以及全包裹三種形式，如圖 1.1 所示。在工程實(shí)踐中，由于受到樓板全包裹。對(duì)于不同的 FRP 條帶分布方式，又可分為條帶連續(xù)粘貼和條固方式，如圖 1.2 所示。對(duì)于不同的 FRP 粘貼角度，還可分為條帶垂帶傾斜粘貼加固，如圖 1.3 所示。雖然從理論上看傾斜粘貼可以更好，但是由于裂縫的角度無法預(yù)知，加上考慮施工的簡(jiǎn)易性，在工程中 FRP 條帶的方式。

圖 1.2 條帶分布類型圖 1.3 條帶粘貼角度加固梁中 FRP 的破壞模式條帶的破壞模式主要?dú)w納起來有以下兩種：FRP 條帶拉斷的破壞和之間的剝離破壞[8]。詳見圖 1.4。以下將詳細(xì)闡述每種破壞模式的破。

圖 1.3 條帶粘貼角度固梁中 FRP 的破壞模式帶的破壞模式主要?dú)w納起來有以下兩種：FRP 條帶拉斷的破壞間的剝離破壞[8]。詳見圖 1.4。以下將詳細(xì)闡述每種破壞模式的破P 條帶拉斷的破壞：FRP 條帶拉斷的破壞是由于其承受的拉應(yīng)力。該拉應(yīng)力一般是因?yàn)榱荷系募衾绷芽p造成的。此斜裂縫是從成，然后向支座處和加載點(diǎn)延伸形成。斜裂縫寬度越來越大，條大，最終條帶達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度，F(xiàn)RP 條帶被拉斷。隨著荷載的發(fā)展方向上 FRP 條帶不斷發(fā)生斷裂破壞，直到梁整體破壞。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2827216