基于贝叶斯理论的钢筋混凝土框架中节点抗剪强度计算

我国现行设计规范中钢筋混凝土框架中节点抗剪强度计算为半经验半理论计算公式,由于试验数据的有限性和钢筋混凝土材料的离散性,规范建议公式缺乏明确的理论模型。该文以贝叶斯动态信息更新思路,根据主观经验信息选定先验模型,将国内外已完成101组钢筋混凝土框架中节点试件的试验结果作为数据库,应用贝叶斯参数估计方法综合两类信息进行推断,建立了基于贝叶斯理论的多元线性钢筋混凝土中节点抗剪强度概率模型,进而采用贝叶斯后验模型参数剔除理论,剔除影响节点抗剪强度的次要因素,对概率模型进行动态更新,得到中节点抗剪强度简化模型,并将抗剪模型计算值与试验值和美国ACI 352R-02中钢筋混凝土节点抗剪强度的计算公式进行了对比。研究表明:贝叶斯方法继承了先验信息的完备性和大量试验数据的准确性,建议的中节点贝叶斯概率抗剪模型与试验值吻合良好,且较规范值能够更准确地预测钢筋混凝土中节点抗剪强度,可用于该类节点的抗剪强度计算。     

基于共轭先验分布的深受弯构件受剪承载力概率模型分析

钢筋混凝土深受弯构件由于影响因素多、受力复杂,其计算模型和设计方法未形成统一定论。贝叶斯理论已被应用于钢筋混凝土部分构件承载力的预测和设计中,且合理性、准确性及优越性已得到证明,然其先验分布的选取不同,对计算结果的精度影响不同。采用共轭分布法推导了贝叶斯参数先验分布,利用贝叶斯多元统计理论,建立了基于共轭分布的钢筋混凝土深受弯构件受剪承载力贝叶斯概率模型,通过贝叶斯后验参数剔除法简化概率模型,并结合国内外学者已完成115组钢筋混凝土深受弯构件受剪性能试验结果验证模型。研究表明:基于贝叶斯简化模型得到的深受弯构件受剪承载力与试验结果吻合良好,较各国规范建议设计方法的计算结果更接近试验值。简化模型能较为合理地进行深受弯构件受剪承载力预测及设计。     

钢筋混凝土深受弯构件受剪承载力概率模型研究

贝叶斯理论具有充分利用模型信息和数据信息且考虑先验分布等优点,已被广泛应用于各个领域。通过贝叶斯多元线性参数估计方法,建立基于影响参数的钢筋混凝土深受弯构件贝叶斯概率抗剪模型。基于该模型和271组钢筋混凝土深受弯构件试验结果,完成了模型参数计算及基于贝叶斯理论的受剪承载力计算,同时,利用贝叶斯参数剔除法对抗剪模型进行简化,并与我国混凝土结构设计规范(GB50010-2010)、ACI318-08、CSA和EC2等现有规范计算结果进行了对比分析。研究表明:利用贝叶斯方法建立的基于影响参数的深受弯构件抗剪模型计算结果与试验吻合良好,采用贝叶斯动态更新后结果较规范值更接近试验值,简化后模型能较为合理的进行深受弯构件受剪承载力计算。     

考虑力学机制和不确定性影响的钢筋混凝土柱概率抗剪承载力模型

为了克服传统确定性抗剪承载力模型无法合理考虑不确定性因素影响所存在的缺陷,研究建立了一种能够综合考虑力学机制和不确定性影响的钢筋混凝土（RC）柱概率抗剪承载力模型。首先基于桁架-拱模型,综合考虑混凝土、箍筋和拱作用的抗剪承载力贡献以及不确定性的影响,建立了RC柱概率抗剪承载力模型的解析表达式;然后结合贝叶斯理论和马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）法,确定了概率模型参数的后验分布信息,并分析了概率模型参数的先验分布信息以及更新批次对概率模型参数后验分布的稳定性和收敛性的影响;最后利用试验数据验证了该概率模型的有效性。分析表明,随着试验数据的增加,概率模型参数的后验分布可以实现不断更新;概率抗剪承载力模型不仅可以合理描述抗剪承载力的概率分布特性,而且可以校准分析传统确定性抗剪承载力模型的计算精度。     

剪切型钢筋混凝土柱抗剪承载力计算的概率模型

现有的钢筋混凝土（RC）柱抗剪承载力计算模型大多属于确定性模型,难以有效考虑几何尺寸、材料特性和外荷载等因素存在的不确定性,导致计算结果的离散性较大,且计算精度和适用性有限。鉴于此,该文结合变角桁架-拱模型和贝叶斯理论,研究建立了剪切型RC柱抗剪承载力计算的概率模型。首先基于变角桁架-拱模型理论,并考虑轴压力对临界斜裂缝倾角的影响,建立了剪切型RC柱抗剪承载力的确定性修正模型;然后考虑主观不确定性和客观不确定性因素的影响,结合贝叶斯理论和马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）法,建立了剪切型RC柱的概率抗剪承载力计算模型;最后通过与试验数据和现有模型的对比分析,验证了该模型的有效性和实用性。分析结果表明,该模型不仅可以合理描述剪切型RC柱抗剪承载力的概率分布特性,而且可以校准现有确定性计算模型的置信水平,并且可以确定不同置信水平下剪切型RC柱抗剪承载力的特征值。     

基于Bayesian-MCMC方法的深受弯构件受剪概率模型研究

考虑主观、客观不确定性因素的影响,以深受弯构件受剪分析模型为研究对象,基于引入马尔科夫链-蒙特卡洛（MCMC）高效采样方法,通过R语言对深受弯构件概率模型参数进行MCMC随机模拟,给出参数的最优估计值及其对应的可信度,在先验模型基础上建立钢筋混凝土深受弯构件受剪承载力概率模型,完成模型前后的对比分析,并根据不同置信水平确定了深受弯构件受剪承载力的特征值。结果表明:基于MCMC方法得到的受剪承载力概率模型是在50000次迭代分析后产生的结果,能合理地解释影响参数的不确定性,可信度较高;后验概率模型计算结果与试验结果吻合良好,较先验模型更接近试验值,且离散性小。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力预测经验模型

该文总结了172组锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力试验数据,并利用这些数据与现有的锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力计算模型的预测值进行了对比分析研究,结果表明:现有的计算模型对锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力的估计是偏于保守的,且离散性较大。该文基于欧洲规范的抗剪承载力公式,考虑锈蚀后钢筋的屈服强度、锈蚀后梁截面有效宽度、箍筋锈蚀对箍筋承担剪力部分的折减、纵筋锈蚀对混凝土承担剪力部分的折减等影响因素,提出了集中荷载下有腹筋梁锈蚀后抗剪承载力经验预测模型,该模型计算值与试验结果吻合较好,为锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力的预测和评估提供了更有效的计算方法。     

基于裂缝带理论的深受弯构件受剪分析

目前,现行各国规范和典型抗剪模型未能准确、合理考虑尺寸效应对深受弯构件受剪能力的影响。基于拉压杆模型,结合断裂力学中能量损失平衡方程和裂缝带抗剪理论,建立了深受弯构件抗剪计算模型;通过对大量钢筋混凝土深受弯构件受剪试验数据的回归分析,对模型进行简化;采用该模型对343组深受弯构件的受剪承载力进行计算,并将其预测结果及美国ACI318-14、欧洲EC2、加拿大CSA A23.3-04、我国规范（GB50010-2010）、Tan-Cheng模型计算结果与试验值进行对比分析。分析表明:基于裂缝带理论的深受弯构件抗剪模型预测结果较各国规范及Tan-Cheng模型的计算结果与试验值吻合良好,建议模型具有明确的力学概念且受剪跨比影响较小,消除了尺寸效应的影响,能够准确预测深受弯构件的抗剪能力。     

基于Bayesian理论的弯剪破坏钢筋混凝土柱变形能力概率模型

为了准确预测地震作用下弯剪破坏钢筋混凝土（RC）柱的变形能力,基于Bayesian理论提出了一种建立柱类构件变形能力概率模型的方法。首先对已有RC柱变形能力公式进行评价并选作先验模型,再借助美国PEER柱抗震性能试验数据库中发生弯剪破坏的20根矩形截面RC墩柱的拟静力试验数据作为客观认识,应用Bayesian参数估计方法综合这两类信息进行推断,修正先验模型的偏差从而建立反复荷载作用下弯剪破坏RC柱变形能力的概率模型;采用Bayesian方法剔除影响修正效果不显著的因素以获得模型简化,达到对先验模型的动态更新。最后,讨论了不同形式修正项对修正效果的影响。结果表明,Bayesian方法既继承了先验信息的完备性,又利用了试验数据的准确性,建议的概率模型较已有公式能够更准确地预测弯剪破坏RC柱的变形能力,从而为RC柱抗震设计或评估中考虑能力不确定性提供了便利。     

集中荷载作用下轻骨料混凝土梁受剪承载力计算方法与修正

不同受剪承载力计算公式对混凝土强度、剪跨比、纵筋配筋率和截面尺寸等影响因素的考虑方式差别较大,基于收集、整理的集中荷载作用下轻骨料混凝土(LAC)梁的受剪试验数据,按照变量分离的方法,对各国规范建议计算式和经典的计算模型进行对比分析。结果表明:无论是规范计算式(JGJ/T 12?2019、ACI 318-19、BS 8110-1:1997)还是计算模型(Bazant-Sun、Kim-Park、Rebeiz、Vecchio-Collins),安全度均偏低。基于分析结果,确定各影响因素对LAC无腹筋梁抗剪承载力的影响,参照Vecchio-Collins计算模型的形式,引入参数λ考虑剪跨比的影响,并考虑到我国使用立方体抗压强度作为混凝土各种力学指标的代表值,通过对试验数据进行非线性拟合,进而提出修正计算式。从正常使用状态裂缝宽度控制和有腹筋梁承载力两方面对以修正计算式为混凝土项、箍筋项采用45°桁架模型建立的计算公式进行验算,结果表明该式与试验结果吻合良好,具有较好的计算精度。最后,将修正公式转换为与规范做法对应的设计值公式,并基于试验数据,给出了材料强度区间,供工程设计参考。     

竖向混合结构转换柱构件抗剪承载力研究

竖向混合结构转换柱型钢在柱中截断,导致转换柱内力传递畸变。该文利用ABAQUS有限元软件,建立了考虑混凝土不同约束效应的转换柱精细有限元模型,通过模拟结果与试验结果对比,验证了该方法的正确性。根据转换柱的受力和变形特性,研究了转换柱的反弯点位置变化情况。随后根据转换柱不同破坏模式下构件受力特点,研究了转换柱的受剪承载力公式,并与参考文献中的试验结果进行了对比分析。最后对现有规范中转换柱抗剪能力公式的安全性和合理性进行了研究,并采用精细有限元模型对修正公式进行了验证,结果表明:现有规范计算的抗剪承载力偏于不安全,需要根据转换柱的受力及变形特性进行合理的修正。     

SRC-RC竖向混合结构转换柱侧移刚度试验研究

对16根转换柱试件和1根钢筋混凝土柱对比试件采用“建研式”加载设备完成了低周反复荷载试验,用于研究转换柱的基本抗震行为。建立了转换柱中钢与混凝土的相互作用方式及型钢的受剪模型,并以此为基础分析了型钢延伸高度、型钢配钢率、箍筋配箍率及轴压比对转换柱侧移刚度及侧移刚度退化速率的影响。采用反弯点法计算了转换柱的弹性侧移刚度。通过对试验数据的回归分析,同时引入截面抗弯刚度折减系数用于考虑裂缝及混凝土塑性发展的影响,得到了转换柱屈服点侧移刚度的计算公式,计算值与试验值吻合。     

高强混凝土框架柱的恢复力模型研究

根据108根高强混凝土框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,分析和回归出试验柱的骨架曲线强化段水平投影长度、最大荷载与屈服荷载的比值和各刚度与剪跨比、轴压比、配箍特征值及总横截面面积与核心混凝土面积比值之间的关系。根据高强混凝土框架柱屈服时截面平衡条件推导出的屈服柱顶水平荷载和水平位移、按《混凝土结构设计规范》计算出的柱顶峰值水平荷载及有关试验回归公式确定出高强混凝土框架柱恢复力模型的骨架曲线及滞回曲线。研究表明:试验骨架曲线强化段在水平投影长度和屈服位移的比值与配箍特征值成正比,与轴压比、剪跨比和总横截面面积与核心混凝土面积比值成反比;试件的弹性刚度、强化刚度及退化刚度与轴压比和总横截面面积与核心混凝土面积比值成正比,与配箍特征值和剪跨比成反比;建议的恢复力模型考虑了多种影响因素,与试验结果相接近,且便于工程应用。     

基于桁架-拱模型理论对碳纤维布加固混凝土柱受剪承载力的分析

根据文献[1]碳纤维布加固混凝土柱受剪性能的试验研究,结果表明碳纤维布的受力机理与箍筋类似。由于碳纤维布无屈服现象,故达到最大荷载时碳纤维布的应力是确定加固后柱受剪承载力的关键参数。本文基于桁架-拱模型理论对碳纤维布的受力进行了分析,推导出碳纤维布应力的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。