文摘

大多数的预测模型对玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有web钢筋在当前代码报告保守和不考虑span-to-depth比率的影响。灰色关联分析(GRA)方法用于本文调查span-to-depth比与剪切能力的相关性,结果表明span-to-depth比率大大影响玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有web强化。一个预测模型,提出了考虑span-to-depth比率的影响为玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有钢筋量的回归分析,哪个更准确、合理的与当前模型相比。

1。介绍

对于混凝土结构受到严重的环境,钢筋的腐蚀一直是结构损伤的主要原因之一,它会带来相对昂贵的修复和加固费用。为了解决这个问题,几种不同类型的钢增援部队已经被使用,如不锈钢、环氧涂层、镀锌钢,但没有一个人可以从根本上解决问题。同时,与传统的钢筋,纤维增强聚合物(FRP)酒吧有更好的比强度、耐蚀性和弱电磁属性(1,2]。由于上述优点,纤维塑料筋被认为是一种有效的替代传统的钢筋,和应用纤维塑料筋的钢筋混凝土梁一直在快速发展在过去的几十年里。

随着FRP酒吧有几个不同的钢筋的力学性能,如弹性模量较低,脆性和横向抗剪强度较低,大量的实验玻璃钢钢筋混凝土梁的剪切行为和单向板进行了。一般来说,没有网络加固的钢筋混凝土(RC)梁抵抗剪切应力通过五个可能的机制,包括无裂缝的混凝土的剪切强度压缩区,总联锁,残余拉伸应力裂缝、纵向钢筋的销行动和拱行动3]。先前的研究表明,FRP条钢筋混凝土梁通常有一个小的中性轴深度与钢筋混凝土梁相比相同领域的纵向钢筋(4,5]。结果,产生的剪切能力玻璃钢钢筋混凝土梁的剪切强度无裂缝的混凝土压缩区是弱于由传统的钢筋混凝土梁。此外,由于较低的弹性模量对纤维塑料筋,玻璃钢钢筋混凝土梁的轴向刚度相对较低,这使得梁的斜裂缝宽度和深度相应增加,从而导致较低的剪切能力聚合生成的联锁和残余拉伸应力裂缝(6]。此外,由于纤维塑料筋的横向抗剪强度低,纵向钢筋的销行动贡献玻璃钢钢筋混凝土梁的剪切阻力小于钢筋的钢筋混凝土梁(7]。此外,由于力学性能差异玻璃钢酒吧和钢筋,玻璃钢钢筋混凝土梁的破坏模式是不同传统的钢筋混凝土梁。因此,预测模型的钢筋混凝土梁的抗剪承载力不适合玻璃钢钢筋混凝土梁。

当前的研究(8,9)已经证实,玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有web加固,如图1,受几个因素的影响,如混凝土抗压强度 ,剪切span-to-depth比率 ,纤维塑料筋的弹性模量 ,纵向纤维塑料筋的配筋率 ,梁的宽度和梁的有效深度 。然而,span-to-depth比率的影响 在玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有web强化很少涉及,代表的比例两个尺寸的样品,包括有效的跨越和梁的有效深度 ,分别。现有的试验研究表明,钢筋混凝土梁的极限抗剪能力没有web钢筋均匀分布载荷下会逐渐减少的 增加(10,11]。因为可以相当于两个集中载荷均布荷载,和剪切跨度 ,在哪里的有效跨度梁[12,13), 影响钢筋混凝土梁的抗剪能力。此外,的影响 在钢筋混凝土梁的抗剪承载力也反映在代码的计算模型。gb50010 - 2010规定的光束 小于5的方法统称为深受弯构件(14]。同时,gb50010 - 2010提供了一个不同的计算模型计算的剪切能力深弯曲成员相比,梁 超过5,考虑的影响 。ACI318R-19规定满足以下两个条件的梁被称为深梁:有效跨度不超过四倍的整体成员深度和集中载荷存在距离从支持的脸15]。Eurocode 2规定梁的跨度不小于3倍的整体部分深度,否则应视为深梁(16]。ACI318R-19和Eurocode 2认为深梁与支撑和领带设计模型,这是不同于纤细的梁的设计模型。近年来,Uday奈克证明了的变化 会影响钢筋混凝土梁的抗剪承载力的人工神经网络技术(17],它已广泛应用于土木工程由于其优良的性能发展的准确和可靠的预测模型对钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有web钢筋(18- - - - - -23]。前面的实验研究表明,尽管玻璃钢酒吧和钢筋弹性模量和一些机械性能的巨大差异,玻璃钢钢筋混凝土梁和钢筋混凝土梁仍类似于shear-carrying机制(1,9,24]。因此, 也起一定作用的结构分析玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪能力。

玻璃钢钢筋的抗剪承载力的计算模型没有网络加固的钢筋混凝土梁在代码,如CSA / CAN-S806-12 ACI440.1R-15,中国北车- dt203 - 2006, gb50608 - 2020,和修改模型由高和张表进行了总结1(9,25- - - - - -28]。的因素被认为是列在表中2。显然,一些因素影响剪切能力,等 和 ,没有被列出的代码。先前的研究结果已经证实当前的FRP抗剪能力计算模型酒吧没有网络加固的钢筋混凝土梁在代码是保守的9,29日]。这可能是由于缺乏适当的考虑 和 。CSA / CAN-S806-12模型和高、张模型考虑的影响 在剪切能力和被证明是更准确的与其他模型进行比较(29日]。尽管如此,的影响 在剪切能力不能完全体现。模型无法准确预测剪切能力将导致过度剪切设计,从而导致高成本。因此,建立一个更全面和准确的预测模型,可以正确反映的相关性 和其他参数对玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有钢筋量,目前是至关重要的。

在目前的调查,一个数据库包含314年的实验结果玻璃钢杆没有网络加固的钢筋混凝土梁编译提出更准确的计算模型对玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力。灰色关联分析的方法被用来分析的相关性 和其他参数与玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有web强化。在此基础上,提出了一种新的模型的基础上,可以/ CSA-S806-12模型,它考虑的影响 。

2。数据库

2.1。测试数据

本研究收集了314的实验数据玻璃钢杆没有网络加固的钢筋混凝土梁剪切从文学中失败。的影响 , , , , , 和 在玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力。此外,数据库中的所有测试样本只是支持和受集中载荷,横截面的形状是长方形的。数据库和最小的细节,最大,平均和范围的每个参数如表所示3。

2.2。数据处理原则

如果立方抗压强度的混凝土梁只是对应提供的原始论文,可以转化成圆柱体混凝土的抗压强度根据以下公式(30.]。

如果弹性模量和抗拉强度混凝土梁对应不提供原始论文,他们可以根据以下公式获得15]。

3所示。相关实验参数与剪切分析能力

3.1。灰色关联分析(草)方法

灰色关联分析(草)方法(57,58),作为多因素统计分析方法之一,主要用于调查参考序列和比较序列之间的相关性通过计算灰色关联度。掌握方法的目的是为了确定影响目标价值的主要因素。掌握方法的优点是,它不需要样本容量高,工作量相对较小。灰色关联度可以计算如下。

步骤1。确定参考序列和比较序列。
数据序列,反映系统行为的特征被称为参考序列和表达如下。 数据序列组成的系统行为影响因素被称为比较序列和表达如下。 在哪里 和 。

步骤2。使参考序列和比较序列无量纲如下。

步骤3。计算灰色关联系数参考序列和比较序列,如下所示。 在哪里灰色分辨率系数,一般 。

步骤4。计算灰色关联度如下。

第5步。评估的相关性如下。
的灰色关联度是表现程度的参考序列和比较序列之间的相关性。基本上,灰色关联度越大,程度越高的影响因素影响系统行为的特点。它可以认为系统行为的特点深受影响的因素 或 ,而不会受到的影响因素 (59]。本文进一步说明的功能因素,特别是 在玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有钢筋,绿草方法将被使用。

3.2。灰色关联度为每个实验参数

深刻系统的分析方法,可以克服传统分析方法的缺陷分析序列的相关性关系因素。本文抓住方法用于分析剪切能力的敏感性因素。基于数据库中收集的新表3,是作为参考序列 ;实验参数包括 , , , , , 和 分别作为比较序列。然后,得到了新的无量纲序列根据方程(5),灰色关联系数和灰色关联度的计算是通过方程(6)和(7),分别。灰色关联度的计算值如表所示4。

从表中的数据4,七个实验参数的灰色关联度值都高于0.8,这意味着七个实验参数与剪切能力的玻璃钢杆没有web加固钢筋混凝土梁。其中,灰色关联度值的 , , 和更大比 , 和 ,显示的效果 , , 和在大于 , 和 。此外,之间的灰色关联度和 是0.88,等于的灰色关联度值吗 和 。它显示的影响 在玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有web强化是相似的 和分别。

4所示。预测模型的剪切能力

4.1。预测模型

考虑的影响 ,计算模型为玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有web钢筋可以提出修改模型可以/ CSA-S806-12。基于回归分析数据库的新收集的模型玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有web强化获得如下。 的系数 , , , 和鉴于如下,其中代表的作用 的剪切能力。

考虑普通混凝土构件的抗剪承载力或成员强化率极低,方程(10)需要使用的下限剪切能力模型如下(5]。

4.2。评估模型

评估是否在表模型1与方程(8)捕获的影响 抗剪能力,实验结果的比率之间的关系来计算值 和 如图2。与此同时,一条线( )代表的计算值等于实验值也绘制。上方的一行数据时,实验值大于计算值;当数据位于线以下,这意味着实验值小于计算值。

如图2,很明显发现有下降趋势 可以计算的/ CSA-S806-12 ACI440.1R-15,中国北车- dt203 - 2006, gb50608 - 2020,高和张模型的增加 ,分别的时候 小于10。显然,越小 ,保守程度越大的预测剪切能力玻璃钢杆可以没有网络加固的钢筋混凝土梁的/ CSA-S806-12 ACI440.1R-15,中国北车- dt203 - 2006, gb50608 - 2020,高和张模型。大多数的 值模型是分散在一行 ,这表明该模型可以捕捉的影响 在玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有web强化。此外, cnr值可以/ CSA-S806-12 ACI440.1R-15 - dt203 - 2006, gb50608 - 2020,高、张模型和提出的模型分布范围0.242 - -4.582,0.819 - -17.379,0.157 - -4.703,0.612 - -12.975,0.405 - -2.815,0.242 - -1.989,分别的分散范围 提出模型的值小于其他模型。很明显,抗剪能力提出模型的结果更符合实验值与四个计算模型在模型编码和高张。

4.3。性能检查和敏感分析

检查提出的性能模型,模型的计算值与试验值。如图3在这项研究中,该模型有更好的预测函数玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有web强化比/ CSA-S806-12 ACI440.1R-15,中国北车- dt203 - 2006, gb50608 - 2020和高和张模型。

图4显示的频率分布直方图 值计算模型。图中显示的水平轴 值计算模型,纵轴代表了一定价值的标本的数量 由模型计算。可以看出,的值 计算模型遵循正态分布,和大多数的值出现在一个狭窄的范围在0.6和1.2之间,占用231测试的结果梁在数据库中(73.6%)。

进一步研究该模型的优越性,平均(平均),标准偏差(SD)和变异系数(x)作为评价指标,可以通过以下公式计算。意思是: 标准偏差: 变异系数:

的意思是,SD的张开面积和张开体积 表中列出5。

很明显,该模型方程(8)可以预测剪切能力的意思是,SD和x 1.000、0.273和27.3%。同时,提出的均值模型更接近于1,和SD模型的的张开面积和张开体积小于可以/ CSA-S806-12 ACI440.1R-15,中国北车- dt203 - 2006, gb50608 - 2020和高和张模型,分别。因此,该模型预测收益率更科学、准确的结果剪切能力可以/ CSA-S806-12相比,ACI440.1R-15,中国北车- dt203 - 2006, gb50608 - 2020和高和张模型,没有考虑的影响 。这可能是由于的效果 该模型被认为是适当的。

每个参数的灵敏度分析模型,一组数据对应表的平均水平3被选中的数据开始。当每个参数增加了20%,变化率的计算剪切能力被认为是敏感指数。敏感性指数的计算结果如图所示5。从图可以看出,影响剪切能力是最重要的参数 。的 不影响剪切能力比其他6个参数。在固定其他参数的值,值的 从最小到最大不同,敏感性指数12.08%,这表示 不能忽视预测玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪能力没有钢筋。

5。结论

收集实验数据的基础上314年玻璃钢杆没有网络加固的钢筋混凝土梁,绿草方法用于分析实验参数与剪切能力的相关性,并提出了一种新的抗剪承载力预测模型对玻璃钢杆没有web加固钢筋混凝土梁。可以得出的主要结论如下。(1)绿草的方法可以用来分析的相关性实验参数对玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有web强化。span-to-depth比率 影响剪切能力一样的剪切span-to-depth比率 ,纤维塑料筋的弹性模量 ,纵向纤维塑料筋的配筋率 ,混凝土抗压强度 ,宽度和有效的深度梁。(2)实验结果的数量的比率为玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有钢筋量计算值由该模型遵循正态分布,和73.6%的比率值分布在一个狭窄的0.6到-1.2之间。(3)该模型可以捕捉span-to-depth比率的影响 在玻璃钢钢筋混凝土梁的抗剪承载力没有钢筋,和该模型的计算值更符合实验值比现有的模型。

符号

:	混凝土圆柱体抗压强度,MPa。
:	混凝土立方体抗压强度、MPa。
:	纵向纤维塑料筋的配筋率。
:	纤维塑料筋的弹性模量,MPa。
:	钢筋的弹性模量,MPa。
:	混凝土的抗拉强度,MPa。
:	有效的梁的跨度,毫米。
:	Span-to-depth比率。
:	梁的有效深度,毫米。
:	整体成员深度,毫米。
:	梁的宽度,毫米。
:	剪切梁的跨度,毫米。
:	剪切span-to-depth比率。
:	混凝土的弹性模量,MPa。
:	实验值的剪切能力,N。
:	计算值的剪切能力,N。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者欣然承认中国国家自然科学基金会的资金支持(没有。U1704254),关键在河南省高校科研项目,中国(22 a570003),河南省科学技术研究项目,中国(222102230066)。