地基與結構的非線性特征

地基與結構的非線性特征和共同作用11地基與結構的非線性特征和共同作用土的應力—應變關系土的變形特征和本構模型鋼筋混凝土的材料變形性質的非線性特征地基土與基礎結構的非線性共同作用和反演分析理論11.1概述應力—應變關系：亦稱本構關系，是在整理分析試驗數(shù)據(jù)的基礎上提出來的。在試驗基礎上提出某種數(shù)學模型，把特定條件下的試驗結果推廣到一般情況，這種數(shù)學模型就叫做本構模型。彈性變形、塑性變形一般情況下巖土類介質在應力超過一定限度（彈性極限或稱屈服應力）后，其變形在卸載后有一部分變形可恢復，另一部分變形是不可恢復的，前者稱可逆變形或彈性變形，后者一般稱為不可逆變形或是塑性變形。傳統(tǒng)的彈性理論是基于金屬材料的變形機制發(fā)展起來的。巖土的變形性態(tài)不完全等同于金屬材料，土有別于金屬和混凝土等連續(xù)的統(tǒng)一體固體材料，需要研究巖土彈塑性狀態(tài)下特有的屬性。應力與應變應力球張量和應力偏張量

I1J1J2共同作用分析結構物的重量由土的支承力和地下水的浮力來平衡，即通常所說的靜力平衡。上部結構與其基礎結構和支承介質地基土組成靜力平衡體系，這三部分是彼此不可分離的整體，每一部分的工作性狀都是三者共同作用的結果。11.3土的本構模型11.3.1土的變形特性三軸壓縮試驗：真三軸，常規(guī)三軸1）非線性和彈塑性土體應力-應變關系(a)硬化型(b)軟化型土體具有的剪縮和剪脹特征統(tǒng)稱剪脹性。對于軟土和松砂，剪應力引起土體壓縮，稱為剪縮；對于密實粘土和緊砂，剪應力引起土體膨脹，稱為剪脹。砂土的剪剪脹性正常固結結粘土與與松砂應應力－應應變雙曲曲線超固結粘粘土或密密實砂2）應力力路徑和和應力歷歷史的影影響應力路徑徑是指應應力空間間中代表表應力狀狀態(tài)點在在加載時時移動的的軌跡。。不同的的應力路徑徑代表不不同的加加荷方式式。應力歷史史即指歷歷史上的的應力路路徑，也也影響著著土體今今后的變變形。3）中主主應力的的影響中主應力力σ2對土體變變形有影影響。。4）固結結壓力的的影響在土體的的三軸試試驗中，，大幅度度地改變變固結壓壓力σ3將發(fā)現(xiàn)其其（σ1-σ3）~εεa和εεa~εεv曲線線的的特特征征有有所所不不同同。。統(tǒng)統(tǒng)表表現(xiàn)出出剪縮縮和硬硬化現(xiàn)現(xiàn)象。三軸壓壓縮試試驗：：常規(guī)規(guī)三軸軸5）各各向異異性地基土土的各向異異性分分原生生和再再生兩兩種。原生各各向異異性是是由于于地基基土水水平向向成層層，水水平和和豎向向土的的結構構有差差異，，導致致土體體應力力-應應變關關系和和滲透透性的的各向向異性性。再生各向異異性是土體體各向應力力狀態(tài)不同同引起的新新的各向異異性。6）流變性性具有彈性、塑性性和粘滯性性的粘彈塑性性體。土體的應變變和強度除除與有效應應力有關外外，還受到到時間的影響，這這種特征稱稱為土的流變性性質。本講本講要點了解共同作作用分析；；理解土的變變形特性11.3.2彈性性非線性模模型1.Duncan-chang模型；；Duncan等人利利用常規(guī)三三軸壓縮試試驗所得的的一組試驗驗曲線，找找出其共同同數(shù)學公式式，從這一一數(shù)學公式式導出切線線彈性模量量Et的變化公式式：第一類是以以彈性模量量和泊松比比兩個常數(shù)數(shù)表達，稱稱作非非線性性彈性模型型；第二類稱作作非非線性模型型國內外廣泛泛采用，既既適用于粘粘性土，也也適用于砂砂土，但不不適應于密密砂，超固固結土。主要優(yōu)點：可以利用常常規(guī)三軸剪剪切實驗所所確定的計計算參數(shù)。。局限性：非線性彈性性模型一般般只適用于于荷載不太太大的條件件，不太接接近破壞的的條件。此模型應用用單一剪切切試驗結果果進行全部部應力應變變分析，均均根據(jù)圍壓壓為常量的的試驗結果果推算，因因此它適應應于土體的的穩(wěn)定分析析為主的工工程。Duncan-chang模模型沒有考考慮剪脹性和應應力路徑問問題11.3.3彈塑塑性模型彈塑性模型型把總應變分為為彈性應變變和塑性應應變兩部分分。LADE-DANCAN模型型，清華大大學的模型型。從能量公式式出發(fā)，推推導其屈服服函數(shù)，并并選出加工工硬化定律律，從而建建立應力應應變關系，，如著名劍橋模型。。11.4鋼鋼筋混混凝土材料料變形性質質的非線性性特征鋼筋混凝土土梁M~n試驗曲線線①在混凝土土出現(xiàn)裂縫縫之前，即即圖中OA段：②混凝土出出現(xiàn)裂縫后后，鋼筋進進入流動狀狀態(tài)之前，，即圖中AB段③長期剛剛度B為為式中Mq和MK為按荷載載效應的的準永久久組合、、標準組組合計算算的彎矩矩，按《混凝凝土結構構設計規(guī)規(guī)范》（（GBJ50010-2002）中中第8.2.5條采用用。11.5地基基土與基基礎結構構的非線線性共同同作用對地基土土和基礎礎結構材材料（鋼鋼筋混凝凝土）分分別采用用前述的的非線性性本構關關系，用用荷載增增量法，，即可按按共同作作用方程程進行非非線性共共同作用用分析。。對每級荷荷載建立立平衡方方程，地地基土和和基礎結結構的剛剛度系按按上一級級荷載施施加后累累計的應應力水平平來確定定。（1）地地基上的的有限大大板考慮基礎材料料的非線性可可大大提高承承載能力的估估計值。（2）地基上上的無限大板板(3)空間問問題的試驗驗驗證地基與基礎不不同非線性組組合下共同作作用的結果①板為線彈性性，地基土亦亦為線彈性；；②板為非線性性彈性，地基基土仍為線彈彈性；③板為線彈性性，地基土為為非線性彈性性。④板和地基土土均為非線性性彈性。剛性板:地基基土的非線性性對基底反力和和板內力的分分布形式與數(shù)數(shù)值大小起著著決定性的影影響。柔性板:決定反力和內內力分布形式式與大小的主主要因素是鋼筋混凝土的的非線性，而地基土的的非線性所起起作用相比較較而言就很小小。不同非線性組組合下基礎板板計算結果11.6地地下工程反分分析首先建立問題題的力學模型型，然后根據(jù)據(jù)介質的力學學參數(shù)、受力力狀態(tài)和邊界界條件以及施施工條件，求求出巖土體的的位移、應力力和應變等物物理量，這一一過程稱之為為正分析。從結果反過來來尋求巖土體體的本構模型型和相應的計計算參數(shù)的過過程與正分析析正好相反，，稱之為反分析析。位移為依據(jù)的位移移反分析法為為巖土工程反反分析中應用用最為廣泛的的方法。位移反分析法法可分為圖解法、解析析法和數(shù)值法法三類；隨著計算機技技術的發(fā)展，，數(shù)值方法以其特有的靈靈活性及易于于處理非線性性、非均質問問題的特點而而獲得廣泛的的應用。本講講要要點點了解解Duncan-chang模模型型；；了解解鋼鋼筋筋混混凝凝土土的的非非線線性性特特征征；；了解解反反分分析析的的概概念念。。9、靜夜四四無鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Friday,December23,202210、雨中黃黃葉樹，，燈下白白頭人。。。02:29:4002:29:4002:2912/23/20222:29:40AM11、以我獨沈久久，愧君相見見頻。。12月-2202:29:4002:29Dec-2223-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。02:29:4002:29:4002:29Friday,December23,202213、乍見見翻疑疑夢，，相悲悲各問問年。。。12月月-2212月月-2202:29:4002:29:40December23,202214、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國見見青山。。。23十十二月20222:29:40上午午02:29:4012月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月222:29上午午12月-2202:29December23,202216、行動出成成果，工作作出財富。。。2022/12/232:29:4002:29:4023December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時時，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點點的的射射線線向向前前。。。。2:29:40上上午午2:29上上午午02:29:4012月月-229、沒有有失敗敗，只只有暫暫時停停止成成功！！。12月月-2212月月-22Friday,December23,202210、很多多事情情努力力了未未必有有結果果，但但是不不努力力卻什什么改改變也也沒有有。。。02:29:4002:29:4002:2912/23/20222:29:40AM11、成功功就是是日復復一日日那一一點點點小小小努力力的積積累。。。12月月-2202:29:4002:29Dec-2223-Dec-2212、世間成事事，不求其其絕對圓滿滿，留一份份不足，可可得無限完完美。。02:29:4002:29:4002:29Friday,December23,202213、不知香積積寺，數(shù)里里入云峰。。。12月-2212月-2202:29:4102:29:41December23,202214、意志堅強強的人能把把世界放在在手中像泥泥塊一樣任任意揉捏。。23十二二月20222:29:41上上午02:29:4112月-2215、楚塞三湘接接，荊門九派派通。。。十二月222:29上上午12月-2202:29December23,202216、少年十五二二十時，步行行奪得胡馬騎騎。。2022/12/232:29:4102:29:4123December202217、空山新雨后后，天氣晚來來秋。。2:29:41上午2:29上上午02:29:4112月-229、楊柳柳散和和風，，青山山澹吾吾慮。。。12月月-2212月月-22Friday,December23,202210、閱讀讀一切切好書書如同同和過過去最最杰出出的人人談話話。02:29:4102:29:4102:2912/23/20222:29:41AM11、越是沒沒有本領領的就越越加自命命不凡。。12月-2202:29:4102:29Dec-2223-Dec-2212、越是無無能的人人，越喜喜歡挑剔剔別人的的錯兒。。02:29:4102:29:4102:29Friday,December23,202213、知人人者智智，自自知者者明。。勝人人者有有力，