基于各向异性混合核函数高斯过程回归的RC柱概率抗剪承载力模型

摘要

针对钢筋混凝土（RC）柱抗剪承载力传统预测模型的非线性逼近能力不足且无法合理描述不确定性所存在的缺陷，提出一种基于各向异性混合核函数高斯过程回归的RC柱概率抗剪承载力预测模型。首先，基于核函数相加性和自动相关性，构造出一种新型的各向异性混合核函数；然后，结合高斯过程回归原理和各向异性混合核函数，建立了RC柱的概率抗剪承载力模型；进而采用极大似然估计法，确定了RC柱概率抗剪承载力模型的超参数；最后，基于91组剪切破坏RC柱的试验数据，通过与传统核函数形式和传统模型进行对比分析，验证了该模型的有效性。结果表明：与传统核函数相比，各向异性混合核函数的确定性预测指标均方根误差R_MSE和平均绝对误差M_AE分别降低约16%和19%，概率性预测值指标负对数预测密度N_LPD和平均标准化对数损失M_SLL分别降低约15%和23%；与传统机器学习模型相比，本文模型的均方根误差R_MSE和平均绝对误差M_AE分别降低约38%和39%；根据所提出的概率模型能够建立概率密度函数曲线和置信区间，从而合理描述抗剪承载力的不确定性并校准分析传统模型的预测精度。

关键词

钢筋混凝土柱 / 各向异性混合核函数 / 高斯过程回归 / 概率抗剪承载力模型 / 不确定性

基金资助

国家自然科学基金项目（52278162;62266005）; 广西重点研发计划项目（GKAB23026026）; 广西科技重大专项（GKAA23023018;GKAA23073017）; 南宁市科技计划项目（20221229）; 南宁市良庆区科技计划重大项目（202303）