纖維增強復合材料(Fiber reinforced polymers,簡稱FRP)有許多的優(yōu)點,例如耐腐蝕、質量輕、抗拉強度高、抗疲勞性能好以及施工方便。因此,FRP被越來越廣泛的運用于工程當中。其中一個重要用途就是通過外貼FRP的方式用來加固混凝土構件�，F(xiàn)今已經(jīng)陸續(xù)發(fā)表了許多關于FRP抗彎加固構件性能的研究成果。但是值得注意的一點是,隨著抗彎承載力的增加,構件可能存在抗剪承載力不足甚至破壞的潛在危險。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理的復雜性,現(xiàn)有試驗研究文獻中試件數(shù)量有限、研究因素分散的試驗結果,對于系統(tǒng)、深入地研究FRP抗剪加固機理及規(guī)律就顯得有點捉襟見肘。因此,建立FRP抗剪加固試驗數(shù)據(jù)庫,通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計及數(shù)值分析的方法,對FRP抗剪加固的作用機理和規(guī)律進行全面的研究就顯得至關重要和尤為迫切。在眾多的數(shù)值分析方法中,隨機森林(Random Forest)這種機器學習的算法可以更加高效地構建力學模型及準確地預測FRP加固梁的承載力。因此,本文收集整理了大量現(xiàn)有文獻的試驗數(shù)據(jù)建立一個數(shù)據(jù)庫,在數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的基礎上,利用隨機森林算法生成FRP抗剪加固的隨機森林預測模型。本文的主要研究內容如下:1)在數(shù)據(jù)庫的基礎上,對FRP抗剪貢獻的影響因素進行研究和分析。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三者作用關系,推導出FRP抗剪有效應變與這三者綜合作用的數(shù)值關系式。與現(xiàn)有的規(guī)范對比,本公式在準確度和相關度上均優(yōu)于現(xiàn)有的規(guī)范。3)利用五個不同國家的設計規(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抗剪貢獻計算公式對試驗結果進行計算并相互比較。分析各國規(guī)范分別在截面尺寸、配箍率、剪跨比三個因素變化的情況下的敏感性和安全性。4)選擇兩個被廣泛認可的FRP抗剪貢獻計算模型(Mofidi and Chaallal模型和Pellegrino and Modena模型)進行預測值和試驗值的準確度比較。對于上述兩個模型模型分別在截面尺寸、配箍率、剪跨比三個因素變化的情況下,探索了它們預測結果的敏感性等。5)將數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)分為三類,分別為無錨固U型包裹試驗梁、有錨固U型包裹試驗梁和全包裹試驗梁。在分類后的數(shù)據(jù)庫基礎上利用隨機森林算法分別建立隨機森林預測模型。并將隨機森林預測上述規(guī)范、模型以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行對比,隨機森林預測模型的預測結果與試驗結果較為吻合。為了更好地推廣隨機森林預測模型,在該模型的基礎上制作了外觀簡潔的FRP抗剪貢獻預測軟件。
【學位單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU37
【部分圖文】：

釋度一般更高，可以自動生成特征重要性（Featureimportance）。因此據(jù)庫的基礎上，采用隨機森林算法對 FRP 抗剪貢獻值進行預測。對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，對于不同的 FRP 包裹方式，可分為側以及全包裹三種形式，如圖 1.1 所示。在工程實踐中，由于受到樓板全包裹。對于不同的 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知，加上考慮施工的簡易性，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歸納起來有以下兩種：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歸納起來有以下兩種：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力。該拉應力一般是因為梁上的剪拉斜裂縫造成的。此斜裂縫是從成，然后向支座處和加載點延伸形成。斜裂縫寬度越來越大，條大，最終條帶達到極限抗拉強度，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】

相關期刊論文 前10條

1 陳光明;張政;李云雷;周朝陽;;錨固裝置對碳纖維布抗剪加固鋼筋混凝土T型梁承載力的影響[J];工業(yè)建筑;2015年11期

2 宗周紅;程怡;黃學漾;林于東;;CFRP板加固RC&PPC梁抗剪性能試驗研究[J];工程力學;2013年06期

3 朱彥鵬;廖永石;鄭建軍;滕文川;趙丹丹;;CFRP加固鋼筋混凝土梁二次受力抗剪試驗研究[J];四川建筑科學研究;2011年06期

4 王作虎;劉晶波;杜修力;;FRP加固鋼筋混凝土結構尺寸效應的研究進展[J];建筑科學與工程學報;2011年03期

5 李樹忱;牛平霞;李術才;;新型復合粘結技術加固RC梁的抗剪試驗研究[J];公路交通科技;2011年05期

6 董江峰;王清遠;朱艷梅;邱慈長;;外貼纖維布加固鋼筋混凝土梁的抗剪試驗研究[J];四川大學學報(工程科學版);2010年05期

7 潘毅;楊成;林擁軍;趙世春;;基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的FRP加固混凝土柱承載力預測[J];西南交通大學學報;2008年06期

8 李少麗;黃享清;王乾峰;;碳纖維布加固鋼筋混凝土梁抗剪性能試驗研究[J];山西建筑;2008年06期

9 高丹盈;錢偉;趙軍;;碳纖維布加固混凝土梁受剪承載力的計算方法研究[J];水力發(fā)電學報;2007年06期

10 賈慶扉;姚諫;;混凝土梁表層嵌貼CFRP板條的抗剪加固性能試驗研究[J];科技通報;2007年05期

相關會議論文 前1條

1 馮雪松;陳忠范;;外包碳纖維布加固梁抗剪性能的試驗研究[A];第三屆全國FRP學術交流會議論文集[C];2004年

相關博士學位論文 前1條

1 陸新征;FRP-混凝土界面行為研究[D];清華大學;2005年

相關碩士學位論文 前8條

1 彭偉;不同剪切破壞模式下考慮配箍率的CFRP加固梁的性能試驗研究[D];深圳大學;2016年

2 羅若帆;CFRP封閉纏繞抗剪加固小剪跨比RC梁尺寸效應試驗研究[D];廣東工業(yè)大學;2015年

3 湯瓊;混凝土強度對繞桿U形碳纖維帶加固混凝土T梁抗剪性能的影響[D];中南大學;2012年

4 王東海;預應力碳纖維布加固無腹筋混凝土梁斜截面試驗研究[D];山東農業(yè)大學;2009年

5 張頎;側貼碳纖維布加固鋼筋混凝土梁抗剪性能的試驗研究[D];重慶大學;2007年

6 賀斌;AFRP加固鋼筋混凝土梁二次受力抗剪承載力的試驗研究與分析[D];西安理工大學;2007年

7 張越芳;碳纖維布加固低強度等級混凝土梁抗剪性能研究[D];同濟大學;2006年

8 崔小兵;碳纖維布加固鋼筋混凝土梁受剪性能試驗研究[D];北京工業(yè)大學;2001年

本文編號：2827216