基于GBDT的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力预测研究

为准确地对锈蚀状态下钢筋混凝土(Reinforced Concrete, RC)梁的抗弯承载能力进行预测,首先收集了锈蚀RC梁的抗弯试验数据,随后基于集成学习算法梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree, GBDT)建立了锈蚀RC梁抗弯承载力预测模型,最后在测试集上进行了模型精度的测试,并与基于单一机器学习算法多层感知机(Multilayer Perceptron, MLP)和套索回归(Lasso Regression, LR)建立的锈蚀RC梁抗弯承载力预测模型进行比对。结果表明,本研究建立的基于GBDT的锈蚀RC梁抗弯承载力预测模型在训练集、测试集上的拟合优度分别达到0.999 9、0.925 5,可用于锈蚀RC梁的抗弯承载力预测;与基于单一机器学习算法MLP和LR建立的模型相比,基于GBDT的模型的均方根误差分别降低了97.27%、25.72%和98.50%、40.59%,平均绝对误差分别降低了98.84%、28.90%和99.47%、53.85%,优势明显。本研究结果证明了基于GBDT的预测模型具有优异的性能。     

锈蚀钢筋混凝土矩形梁正截面抗弯承载力计算方法

结合48片钢筋混凝土梁的抗弯试验数据,探讨了不同锈蚀率的钢筋混凝土矩形梁极限抗弯承载力的变化规律,对平截面假定进行了验证,并给出了在平截面假定不成立的前提下,受弯梁处于极限状态时跨中截面处钢筋应变和钢筋对应处混凝土应变的关系.通过构造新的几何条件给出了光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土矩形梁受压区高度随锈蚀率变化的计算公式,进而推导出锈蚀钢筋混凝土正截面抗弯承载力计算公式,并通过试验数据进行验证.结果表明:钢筋锈蚀状态下,钢筋和混凝土的应变不再符合平截面假定;提出的抗弯承栽力计算公式计算结果准确可靠,可用于指导工程实践.     

锈蚀钢筋混凝土梁承载力的理论计算与研究

本文为了正确评估钢筋锈蚀后构件的承载能力,采取以平截面假设为前提,引入锈蚀钢筋的力学模型,推导了锈蚀钢筋混凝土梁的承载力计算公式,并对锈蚀量与截面承载能力进行了讨论。     

在役钢筋混凝土桥梁承载力分析方法

针对在役钢筋混凝土桥梁的承载力问题,提出了一套完整的承载力分析流程。首先按现行设计规范利用有限元软件计算桥梁荷载效应;其次考虑混凝土碳化、氯离子侵蚀、钢筋锈蚀及钢筋/混凝土黏结性能退化等因素,计算其实际承载力并进行验算,其中氯离子侵蚀采用细胞自动机原理进行模拟;然后对影响承载力的各不确定性因素进行敏感性分析。最后以天津市中心城区某超期服役钢筋混凝土梁桥为例,说明该承载力分析流程的计算过程,并对关键截面进行承载力退化过程分析。     

锈蚀变形钢筋混凝土受弯构件的受力性能试验研究

针对钢筋锈蚀对受弯构件受力性能的影响展开系统的试验研究,共进行了24根试件的试验,采用电化学锈蚀方法对试件钢筋进行快速锈蚀,研究了钢筋直径、钢筋锈蚀率等影响因素对受弯构件性能的影响。试验结果表明:钢筋锈蚀削弱了钢筋与混凝土之间的粘结,降低了构件的抗弯刚度,刚度的减小幅度随锈蚀率的增大而提高;同时也影响了截面的变形协调,致使受弯构件的承载能力降低;锈蚀率相近的构件承载力退化基本相当,锈蚀试件的屈服挠度显著大于未锈蚀构件,但混凝土边缘压应变与未锈蚀试件基本相当,表明钢筋本身削弱的影响略大于粘结退化的影响。     

锈蚀钢筋混凝土矩形梁抗弯刚度研究

钢筋与混凝土之间的粘结力退化是引起锈蚀钢筋混凝土矩形梁抗弯刚度退化的主要因素。研究发现光圆钢筋与混凝土的粘结机理和螺纹钢筋与混凝土的粘结机理有本质区别。在给出不同锈层厚度以及荷载等级下钢筋混凝土矩形梁挠度试验结果的基础上,分析了37根钢筋混凝土矩形梁的抗弯刚度受锈层厚度影响的差异。详细阐述了试验室条件下钢筋混凝土矩形梁的制备过程、电化学加速锈蚀试验的设计依据、以及锈蚀梁静载试验方案。在对锈蚀钢筋混凝土矩形梁挠度试验结果以及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)计算结果的对比分析基础上,给出了光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土矩形梁随锈层厚度变化的刚度退化系数计算建议公式,进而提出了公路混凝土桥梁中锈蚀受弯构件抗弯刚度计算的建议方法,可为既有公路混凝土桥梁耐久性评估提供参考依据。     

锈蚀对Q550E高性能钢梁抗弯承载力影响的试验研究

为研究Q550E高性能钢结构锈蚀后的力学性能,制作7片锈蚀H形高性能钢梁,利用通电加速腐蚀的方法对钢梁进行锈蚀,通过抗弯性能试验,分析锈蚀对高性能钢梁的应变、挠度、承载力以及刚度退化等的影响。试验研究表明：锈蚀显著降低了高性能H形钢梁的承载力,锈蚀率每增加1%其屈服荷载与极限荷载大约减少11 kN;随着锈蚀率的增加,钢梁延性系数均呈下降趋势;钢梁的锈蚀降低了梁的实际屈服强度,使局部屈曲提前发生;试件在达到极限荷载前应变基本符合平截面假定,表明锈蚀基本上不改变高性能钢结构的应变分布;在弹性阶段的钢梁抗弯刚度将会发生退化,其退化速度与锈蚀率呈线性关系。     

锈蚀钢筋粘结性能对比试验研究

为研究钢筋锈蚀、钢筋类型和直径对钢筋与混凝土间粘结性能的影响,设计制作了变形钢筋和光圆钢筋混凝土粘结试件,并进行了实验室通电快速锈蚀。通过快速锈蚀两种粘结试件的拔出试验,得到了钢筋与混凝土间粘结应力-滑移曲线,分析了锈蚀率、钢筋直径以及钢筋类型对粘结应力-滑移曲线影响,探讨了不同锈蚀率下两种类型钢筋混凝土粘结试件破坏模式。试验研究表明:光圆钢筋与混凝土间粘结性能对钢筋锈蚀更敏感,随锈蚀率变化,其最大粘结力及相应的滑移量变化幅度更大;变形钢筋与混凝土间粘结性能对钢筋直径更敏感,锈蚀率接近的情况下,直径不同,其粘结应力-滑移曲线差异显著。     

钢绞线非均匀锈蚀下混凝土胀裂细观数值模拟

针对捻制构造钢绞线非均匀锈蚀引起的混凝土胀裂问题,该文建立钢绞线锈蚀产物非均匀膨胀模型和钢绞线非均匀锈蚀下混凝土胀裂细观数值模型。混凝土材料被模拟为由砂浆基质、骨料、界面层所组成的三相复合材料,并通过嵌入黏聚单元模拟由钢绞线非均匀锈蚀导致的混凝土胀裂行为。通过与已有试验对比验证所建模型的合理性,并分析混凝土保护层厚度与骨料含量对锈胀裂缝宽度的影响。结果表明：所建立的非均匀细观数值模型能够合理地模拟钢绞线非均匀锈蚀导致的混凝土胀裂全过程。考虑钢绞线非均匀锈蚀特征可以有效地提高锈胀裂缝预测精度。锈胀裂缝宽度随混凝土保护层厚度减小而增大,随混凝土中骨料含量增大而减小。     

钢筋混凝土桥墩立柱非均匀锈蚀结构破坏形式及可靠性分析

由钢筋锈蚀造成的桥梁结构损伤是一种常见的病害形式。不均匀锈蚀通常会造成结构不均匀损伤,这种损伤通常会改变结构的受力形式而使结构处于更加不利状态。本文以桥梁墩柱结构中比较常用的轴压构件和大偏压构件为例对钢筋非均匀锈蚀以后结构的破坏形式和可靠性进行了分析,期望为旧有桥梁结构的可靠性鉴定提供新的分析思路。     

某在役钢筋混凝土梁桥静载试验与承载能力分析

通过对某在役钢筋混凝土梁桥进行外观检测以及静载试验,测得控制截面的挠度和应力,将其与理论值进行比较,对该桥的使用性能进行出评价。     

有侧偏钢筋混凝土桁架拱桥极限承载力分析

分别采用弹性分析方法、几何非线性分析方法及双重非线性(几何非线性和材料非线性)3种不同分析方法对2种不同结构的桁架拱桥进行极限承我力分析.通过比较3种方法的分析结果,研究非线性对于分析结果的影响.采用考虑双重非线性的分析方法针,借助有限元分析不同横向初始偏位、各种荷载工况下的结构极限承载力.研究结果表明:有侧偏钢筋混凝土桁架拱桥材料非线性和弹塑性效应比较明显,应以双重非线性分析方法进行极限承裁力分析计算;结构的极限承载力随着结构横向侧偏量增加而减小;结构形式细部调整对于此类拱桥的极限承载力影响不大.     

漳州战备大桥极限承载能力分析

为深入研究部分斜拉桥的极限承载能力,以国内第1座已建混凝土部分斜拉桥——漳州战备大桥为例,对其进行极限承载能力分析。运用ANSYS有限元分析软件,采用基于非线性连续介质力学理论的全过程分析方法,假定混凝土为理想的弹塑性材料,采用Drucker-prager屈服准则,钢筋为多线性等向强化材料,采用Mises屈服准则,建立了有限元U.L.列式的几何非线性与材料非线性耦合空间分析模型。分析结果表明:当活载系数λ3时,部分斜拉桥结构的非线性特征不明显。部分斜拉桥达到极限承载力时,其破坏模式属材料强度达极限状态这种类型,此时结构还未出现极值点失稳现象。决定其极限承载力的主要因素是混凝土材料非线性。中跨布载时结构极限承载力最小,活载系数λ=7.8,极限安全系数k=1.78。     

CFRP加固混凝土梁受弯承载力的有限元分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有高强、质轻、工艺性好和耐腐蚀好等优点,在混凝土结构加固领域的应用日趋广泛。针对实际情况下钢筋混凝土梁式桥因受弯承载力不足产生破坏的特点,对碳纤维布加固混凝土梁的受弯性能进行了试验和初步有限元数值分析,通过ANSYS有限元建模,其中,混凝土单元类型采用Solid65空间混凝土单元,钢筋单元采用Link8空间链杆单元,外部粘贴CFRP采用Shell41膜单元,混凝土梁支座采用Solid45单元。分析与试验结果表明,与普通混凝土构件相比,经CFRP加固的混凝土构件可有效利用碳纤维材料高强度的特性,混凝土梁的抗弯承载能力和刚度得到较大幅度的提高,在混凝土结构加固领域具有广泛的应用前景。     

某简支板桥静载试验与分析

对某简支板桥进行静载试验和分析,通过现场静力荷载试验,测得该桥控制截面的挠度和应力。将其与理论计算值进行比较,对该桥的使用性能作出评价。     

斜交空心板正截面承载力模拟计算研究

采用有限元方法对预应力混凝土斜交空心板进行非线性数值模拟计算,得到了斜交空心板正截面的受力过程、极限承载力以及破坏时混凝土、预应力钢筋的荷载-应力曲线。预应力混凝土斜交空心板的受力全过程可以划分为预加力反拱、混凝土开裂、钢筋屈服、混凝土压碎破坏4个阶段。通过多种工况的计算比较发现,达到极限状态时截面的破坏形式、极限承载力随荷载形式不同有一些差别,模拟计算得出混凝土斜交空心板的最小的荷载工况,以此最小的荷载工况为计算依据,提出了混凝土斜交空心板正截面强度计算公式,可供工程设计参考使用。     

腐蚀预应力混凝土梁桥抗弯承载能力计算方法研究

为了评估预应力钢绞线腐蚀后的预应力混凝土梁桥工作性能,对除冰盐环境下先张法和后张法施工的预应力混凝土构件的抗弯承载能力计算方法进行研究。通过考虑多个影响因素,引入拉应力水平对钢绞线腐蚀速率影响系数kσ,建立先张法预应力混凝土结构的碳化深度预测公式;探讨后张法考虑腐蚀发生前混凝土保护层、波纹管及管内水泥浆结硬体对初始腐蚀的延迟影响;提出腐蚀预应力钢绞线的有效截面面积及腐蚀后预应力钢绞线强度计算公式,并在现行桥涵设计规范的基础上,建立预应力钢绞线腐蚀后的结构抗弯承载能力计算方法。最后,以郑州市航海路连接线跨南水北调总干渠的南水北调大桥辅线桥为例,对其在服役期内因筋体腐蚀引起的承载能力退化进行分析,验证该预测方法的可行性。     

上拔、水平联合荷载对桩基承载性能影响的现场试验及数值模拟

通常桩基受力作用分别确定上拔、水平2个方向的承载力,不考虑其相互影响,不能准确反映桩基的真实受力状况.为研究桩基上拔、水平荷载的耦合作用对桩基上拔、水平向承载性能的影响,开展了大型现场试验及数值模拟研究.研究结果表明:上拔、水平联合荷载对桩基承载性能的影响与上拔、水平向荷载的比例有较大关系,当该比例小于2时,联合荷载作...     

腐蚀钢筋混凝土构件斜截面承载能力分析

钢筋混凝土构件中箍筋腐蚀对其承载力的影响不容忽视,针对目前开展斜截面受力性能研究较少的情况,以无腹筋梁的梁拱作用共同抗剪理论为基础,进一步扩展到有腹筋梁,研究了箍筋锈蚀对钢筋混凝土构件开裂荷载和斜截面承载能力的影响,综合考虑现有试验,发展了箍筋锈蚀后的构件抗剪承载力计算方法,并将理论值和试验值进行了对比。结果表明：箍筋腐蚀对钢筋混凝土构件开裂荷载的影响并不是简单的线性增长关系;由本文方法得出的计算值与试验结果较为接近,可为相关研究提供一定的参考。