BP神经网络预测氯盐渍土环境中混凝土结构使用寿命北大核心

为预测氯盐渍土环境中混凝土结构的使用寿命,根据长期浸泡试验结果,建立基于Fick扩散定律的混凝土结构使用寿命模型。当假定混凝土保护层厚度为30 mm,Fick模型的预测结果大约为50年,再结合Fick模型中参数统计特征,生成供BP神经网络应用的训练样本和预测样本。建立基于BP神经网络的混凝土结构使用寿命模型,BP模型的预测结果也在50年左右,若以Fick模型的预测结果为标准,BP模型的平均误差率仅为3.65%。     

高钙粉煤灰PVA-ECC拉伸性能试验研究

目前配制PVA-ECC(PolyvinyJ Alcohol-Engineered Cementitious Composite)采用的粉煤灰主要是低钙粉煤灰,为进一步提高高钙粉煤灰的利用效率,采用当地Ⅰ级高钙粉煤灰配制出拉伸应变稳定达到3％的PVA-ECC,为实际工程应用提供更多的材料选择.从配合比设计开始,研究了粉煤灰掺量、水胶比以及试件形式对PVA-ECC直接拉伸性能以及裂缝模式的影响.结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,新拌PVA-ECC的流动性增大,立方体试块的抗压强度越小,拉伸开裂强度、极限抗拉强度降低,拉伸应变增大,试件断裂面不平,纤维拔出长度增长;随着水胶比的增大,拉伸开裂强度、极限抗拉强度降低,裂缝模式由横向等宽度变为轴线处细密边缘处较宽;哑铃型试件标距范围内的最大等应力区更有利于应变硬化的实现.     

冻结状态聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料抗压本构模型

为了研究冻融循环后的聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料在冻结状态下的抗压服役情况,设计了冻结聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料抗压试验,先对试样进行0～300次的冻融循环,冻融循环试验后在-18℃的持续低温环境下对试样进行抗压试验,分析试样的抗压应力-应变关系及影响机制。在此基础上,结合等效应力原理和统计损伤理论,建立了冻结状态聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料抗压本构模型,讨论了损伤变量随冻融循环次数的演化特征。结果表明：随着冻融循环次数的增加,冻结状态下聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料的抗压峰值强度降低,峰值应变增加,极限破坏时脆性特征显著,高冻融循环次数下试样的弹性模量主要由试样中的孔隙冰来提供。建立的模型可以较好地预测实际经受冻融循环作用后的聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料在冻结状态下的抗压应力-应变关系,冻融损伤变量和总损伤变量与冻融次数有显著相关性。     

聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料在长期浸泡作用下抗硫酸盐侵蚀性能

为了研究纤维和粉煤灰对长期浸泡作用下聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA纤维/水泥复合材料）抗硫酸钠侵蚀的影响,对多次试验周期后的试件表观形貌变化、质量变化、体积变化、抗压强度和微观结构进行分析研究。试验结果表明,纤维的掺入及良好的分散,在水泥基体中形成了良好的网络分布结构,使PVA纤维/水泥复合材料在硫酸钠溶液中的侵蚀速度减缓,但纤维掺量有一个最佳值;粉煤灰的掺入在一定程度上密实了PVA纤维/水泥复合材料,使其抗硫酸钠侵蚀性能得到改善,质量分数在50%之内时随着掺量的增加而更加明显。     

钢筋约束PVA纤维水泥基复合材料抗压试验研究

研究了钢筋约束聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(Polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composites,简称PVA-FRCCs)的单轴受压力学性能。通过抗压试验获得棱柱体试件的应力-应变全曲线,计算获得峰值应力、峰值应变、弹性模量等参数,并系统地分析了纤维体积掺量、掺合料(粉煤灰和硅灰)对上述参数的影响。此外,通过对试验数据和已存模型的比较,获得了一个能够描述其应力-应变全曲线的非线性本构模型。     

钢骨超高强混凝土框架节点恢复力模型

为了研究钢骨超高强混凝土框架节点的恢复力特性,设计制作了12个试件,进行了低周反复加载试验。观察、记录了试件的受力过程和破坏形态,基于受力过程中试件表现出的典型特征,提出了三折线骨架曲线模型和恢复力模型,并与试验结果进行了对比分析。研究结果表明,试件从受力至破坏的过程可归纳为开裂、通裂、失效3个阶段;在通裂和失效阶段,试件加载、卸载刚度退化明显,出现明显的卸载残余变形;所建议的三折线骨架曲线模型与骨架曲线试验结果吻合较好,直接反映出了试件的受力破坏过程。由建议的三折线恢复力模型计算得到的滞回曲线与试验得到的滞回曲线变化趋势大致相同,吻合程度较高,很好地描述出了钢骨超高强混凝土框架节点的滞回性能。所建议的恢复力模型可供钢骨超高强混凝土框架结构非线性地震反应分析应用。     

钢骨超高强混凝土框架节点地震损伤模型对比分析

为了能够发现改进的Park-Ang模型与Park-Ang模型在损伤预测方面的差异,在12个钢骨超高强混凝土柱-混凝土梁框架节点的低周反复加载试验基础上,选取了王东升模型、陈林之模型和Park-Ang模型,分别计算出3个模型的损伤指数,对改进后模型中的影响因素进行了分析。依据损伤指数与试验现象,提出适用于不同模型的损伤评价标准。研究结果表明:针对Park-Ang模型暴露出的一些问题,王东升等引入新的参数能够有效地评估试件中小加载位移下的滞回耗能能力,即近似考虑了加载路径的影响,使损伤指数与试验现象较好吻合,提高了模型预测的准确性。陈林之模型引入参数,调整了变形损伤与能量损伤对构件损伤的贡献,进而改善了Park-Ang模型在弹性阶段与最终破坏时损伤指数不合理的情况,使试件破坏时损伤指数更接近于1.0。     

基于灰色理论的PVA-FRCC抗冻性寿命预测

通过运用灰色理论,建立满足精度要求的GM(1,1)模型,预测冻融环境中PVA-FRCC使用寿命。结果表明:GM(1,1)模型的方差比C<0.35,小误差概率P>0.95,精度良好,可用于PVA-FRCC的寿命预测与分析;掺入PVA纤维可延缓PVA-FRCC相对动弹性模量的下降趋势,PVA纤维掺量为1%的PVA-FRCC相对动弹性模量下降曲线最平缓;在相对气温很低的长春,PVA纤维体积掺量为1%的PVA-FRCC抗冻使用寿命可达143年。     

PVA纤维水泥基复合材料抗折试验研究与模型分析

PVA纤维水泥基复合材料有着显著阻裂能力和拉伸性能,开展了PVA纤维水泥基材料抗折性能的研究。包括PVA纤维水泥基复合材料试件抗折性能试验、其破坏形态与承载力分析、建立与分析了在PVA纤维水泥基复合试件下的拱模型理论、提出新的承载力计算方法。研究得出：PVA纤维水泥基复合材料试件在纤维体积掺量为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%时,抗折承载力随着纤维掺量的增加而增加,抗折性能得到显著提升;根据PVA纤维水泥基复合材料试件的不同受力阶段,分3种情况建立平衡方程,为计算抗折承载力提供了依据;建立了拱模型在PVA纤维水泥基复合材料试件下的抗折承载力计算理论,得到抗折承载力计算结果与试验值较为接近。     

干湿循环作用下PVA-FRCC氯离子侵蚀深度研究

通过聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composite,PVAFRCC)和普通混凝土在干湿交替条件下的氯盐侵蚀试验,研究了干湿循环次数、纤维体积掺量、温度梯度对PVAFRCC氯离子侵蚀深度的影响,并从水泥基内部孔隙结构和微裂缝两个主要方面进行了机理分析。结果表明,随干湿循环次数的增加,PVA-FRCC与普通混凝土氯离子侵蚀深度均在增大,且PVA-FRCC氯离子侵蚀深度和侵蚀速度均比普通混凝土的低,随着纤维掺量从0~2%增加,PVA-FRCC氯离子侵蚀深度总体呈降低趋势;随着干循环温度以20℃、40℃、60℃的梯度升高,PVA-FRCC氯离子侵蚀深度增大,纤维掺量为2%的PVA-FRCC表现出较好的抗氯盐侵蚀能力。