[發(fā)明專利]鋼筋混凝土柱地震破壞模式概率模型及其概率預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110071922.1
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112883463A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬穎;王東升
• 申請（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué)
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/27;G06F17/18;G06N7/00;G06F111/08;G06F111/10
• 代理公司: 鄭州中原專利事務(wù)所有限公司 41109
• 代理人: 王曉麗

本發(fā)明公開一種鋼筋混凝土柱地震破壞模式概率模型及其概率預(yù)測方法，該鋼筋混凝土柱地震破壞模式概率模型表示為：，利用該鋼筋混凝土柱地震破壞模式概率模型值來預(yù)測鋼筋混凝土柱是發(fā)生彎曲破壞，彎剪破壞還是剪切破壞：對于矩形箍筋柱試件，0FM≤4.3時，柱發(fā)生彎曲破壞，4.3FM≤8時，柱發(fā)生彎剪破壞，F(xiàn)M8時，柱發(fā)生剪切破壞；對于圓形或螺旋箍筋柱試件，0FM≤5時，柱發(fā)生彎曲破壞，5FM≤8.7時，柱發(fā)生彎剪破壞，F(xiàn)M8.7時，柱發(fā)生剪切破壞。本發(fā)明鋼筋混凝土柱地震破壞模式概率預(yù)測方法應(yīng)用簡便，只需輸入鋼筋混凝土柱設(shè)計參數(shù)，即可判別出可能發(fā)生的破壞模式。并且，適用范圍廣泛，適用于矩形、圓形和螺旋箍筋鋼筋混凝土柱地震破壞模式的判別。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震研究技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種鋼筋混凝土柱地震破壞模式概率預(yù)測的方法。

背景技術(shù)

在地震荷載作用下鋼筋混凝土(RC)柱(墩)通常會發(fā)生彎曲、剪切或彎剪破壞，這3種破壞模式的性質(zhì)不同，結(jié)構(gòu)的抗震能力迥異。特別是直接剪切破壞，縱筋不能屈服呈現(xiàn)完全的脆性特征，而對于延性有限的彎剪破壞，在縱筋屈服后抗剪強度隨變形增加而降低最終也發(fā)生剪切破壞，這兩種破壞模式都耗能不足而在抗震設(shè)計時力求避免，但是在歷次地震中既有RC柱剪切或彎剪破壞都占相當(dāng)大的比重，可能與早期抗剪問題認(rèn)識有限和抗震規(guī)范不夠完善有關(guān)。準(zhǔn)確預(yù)測地震作用下RC柱的破壞模式可以了解既有結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗震性能，從而對結(jié)構(gòu)的抗震安全做出合理的評估，為抗震加固做適當(dāng)準(zhǔn)備。目前對RC柱的彎曲破壞可采用經(jīng)典的纖維梁柱單元模型來模擬；而對于剪切破壞和彎剪破壞，由于剪力作用機理較為復(fù)雜，還沒有完全合理的理論計算模型描述這兩種破壞特征。因此從直接計算角度預(yù)測RC柱的地震破壞模式仍存在困難。

國內(nèi)外學(xué)者從不同的角度提出了相應(yīng)的RC柱地震破壞模式判別方法。理論上可采用塑性鉸區(qū)截面抗剪需求與抗剪強度(V_p/V₀)之間的關(guān)系進(jìn)行構(gòu)件地震破壞模式判別(Priestley等,1994；Barghi and Youssefi,2009；劉鳴等,2011)。而且，ASCE/SEI 41-17采用V_p/V₀＝0.6作為彎曲和廣義剪切(包括彎剪)破壞的判別準(zhǔn)則。這種方法需要首先確定RC柱塑性鉸區(qū)截面的抗剪強度，然而現(xiàn)在國內(nèi)外關(guān)于抗剪強度計算的理論模型各不相同，沒有統(tǒng)一的計算方法且計算精度有限。Ang等(1985)在RC柱擬靜力試驗過程中當(dāng)出現(xiàn)剪切斜裂縫后，采用位移延性系數(shù)判別墩柱的破壞模式，這種方法僅適用于試驗試件。QI等(2013)運用FDA(Fisher統(tǒng)計分析法)分析了RC墩柱破壞模式影響因素，表明V_p/V₀影響最大，其次是剪跨比、箍筋間距和截面深度的比值，然后運用影響較大的3個參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析從而判別其地震破壞模式。孫治國等(2015)等意識到V_p/V₀計算精度有限，分別基于修正壓力場理論(MCFT)和纖維梁柱單元模型計算了RC柱極限荷載時的剪切和彎曲變形，根據(jù)兩者的比值關(guān)系從變形角度提出了柱彎曲、彎剪和剪切破壞模式的判別準(zhǔn)則。Ning和Feng(2019)通過計算抗彎強度M_f和抗剪強度V₀兩者的比值關(guān)系，提出一個概率指標(biāo)M_f/L×1/V₀(即V_p/V₀，L為墩柱高度)，采用似然不確定估計法確定未知參數(shù)以判別墩柱的破壞模式。Mangalathu和Jeon(2019)采用六種不同的機器學(xué)習(xí)方法，預(yù)測了圓形RC柱的地震破壞模式，顯示人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法效果較好。

以上方法均未考慮不確定性的影響，沒有概率意義。而且適用范圍有限。

發(fā)明內(nèi)容