基于长短期记忆网络的FRP约束混凝土圆柱循环轴压应力-应变预测模型.pdf
第
41
卷第
2
期Vol.41
No.2工程力学
2024年2
月Feb.2024ENGINEERING
MECHANICS98
文章编号：1000-4750(2024)02-0098-14
基于长短期记忆网络的FRP约束混凝土圆柱循环
轴压应力-应变预测模型
姜克杰，胡
松，韩
强
(北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京工业大学，北京
100124)
摘
要：纤维增强复合材料(Fiber
reinforced
polymer,
FRP)已被广泛应用于既有混凝土结构的加固改造和新建
结构中。FRP约束混凝土柱在地震作用下通常会受到轴压的往复循环作用，研究FRP约束混凝土在循环轴压作
用下的应力-应变特性对于FRP在实际工程中的应用具有重要意义。该文提出了一种用于建模循环轴压下
FRP约束混凝土柱应力-应变特性的神经网络预测模型，该模型采用长短期记忆(Long
short-term
memory,
LSTM)单元对循环应力-应变曲线中的滞回特性进行建模，构件的物理参数被有效地集成在网络的输入中。该
模型能以端到端的方式进行高效的训练且不依赖任何专家经验。制作了一个包含166个FRP约束普通混凝土柱
的循环轴压数据库，在该数据库上对模型的准确性和鲁棒性进行了充分的评估，结果表明测试集平均预测误差
仅为0.32
MPa。此外，对网络结构和超参数的影响进行了详细的讨论，结果表明该模型具有出色的预测性能。
关键词：FRP约束混凝土；循环轴压；应力-应变曲线；LSTM；机器学习
中图分类号：TU311.41
文献标志码：A
doi:
10.6052/j.issn.1000-4750.2022.03.0257
CYCLIC
AXIAL
COMPRESSIVE
STRESS-STRAIN
PREDICTION
MODEL
FOR
FRP-CONSTRAINED
CONCRETE
CYLINDER
BASED
ON
LONG
SHORT-TERM
MEMORY
NETWORKS
JIANG
Ke-jie
,
HU
Song
,
HAN
Qiang
(Key
Laboratory
of
Urban
Safety
and
Disaster
Engineering
of
Ministry
of
Education,
Beijing
University
of
Technology,
Beijing
100124,
China)
Abstract:
FRP
(Fiber
Reinforced
Polymer)
has
been
widely
used
in
the
reinforcement
and
renovation
of
existing
concrete
structures
and
new
structures.
FRP-constrained
concrete
columns
are
usually
subjected
to
reciprocal
cyclic
action
of
axial
pressure
under
seismic
action,
and
it
is
important
to
study
the
stress-strain
characteristics
of
FRP-constrained
concrete
under
cyclic
axial
pressure
for
the
application
of
FRP
in
practical
engineering.
In
this
paper,
a
neural
network
prediction
model
is
proposed
for
modeling
the
stress-strain
properties
of
FRP-confined
concrete
columns
under
cyclic
axial
pressure.
The