纤维增强复合材料加强混凝土的约束效应研究

摘要

为准确预测纤维增强复合材料应用于混凝土中的约束效应,提出了基于随机森林算法和CatBoost算法的纤维增强复合材料约束混凝土的强度效应模型和应变效应模型。本文收集了502个纤维增强复合材料沿侧面缠绕圆柱体混凝土试件的数据,其参数包括混凝土截面尺寸、纤维增强复合材料缠绕厚度、断裂应变和弹性模量、无约束混凝土强度和应变、约束强度效应和约束应变效应,并对已有的经验性约束强度效应和约束应变效应模型进行对比评估。选取了决定系数(R2)、均方根误差和平均绝对误差这三个评估指标,对所建立的随机森林模型和CatBoost模型进行对比评估。结果表明:在约束强度效应方面,随机森林模型和CatBoost模型的R2基本在0.84以上,均大于已有经验性模型R2(0.78~0.83);在约束应变效应方面,随机森林模型和CatBoost模型的R2基本在0.87以上,均大于已有经验性模型R2(0.65~0.75)。由此可知所建立的随机森林模型和CatBoost模型性能优于已有经验性模型性能,均可较为准确地预测纤维增强复合材料应用于混凝土中的约束效应,其中CatBoost模型的准确性更高。