地基与结构的非线性特征

地基与结构的非线性特征和共同作用11地基与结构的非线性特征和共同作用土的应力—应变关系土的变形特征和本构模型钢筋混凝土的材料变形性质的非线性特征地基土与基础结构的非线性共同作用和反演分析理论11.1概述应力—应变关系：亦称本构关系，是在整理分析试验数据的基础上提出来的。在试验基础上提出某种数学模型，把特定条件下的试验结果推广到一般情况，这种数学模型就叫做本构模型。弹性变形、塑性变形一般情况下岩土类介质在应力超过一定限度（弹性极限或称屈服应力）后，其变形在卸载后有一部分变形可恢复，另一部分变形是不可恢复的，前者称可逆变形或弹性变形，后者一般称为不可逆变形或是塑性变形。传统的弹性理论是基于金属材料的变形机制发展起来的。岩土的变形性态不完全等同于金属材料，土有别于金属和混凝土等连续的统一体固体材料，需要研究岩土弹塑性状态下特有的属性。应力与应变应力球张量和应力偏张量

I1J1J2共同作用分析结构物的重量由土的支承力和地下水的浮力来平衡，即通常所说的静力平衡。上部结构与其基础结构和支承介质地基土组成静力平衡体系，这三部分是彼此不可分离的整体，每一部分的工作性状都是三者共同作用的结果。11.3土的本构模型11.3.1土的变形特性三轴压缩试验：真三轴，常规三轴1）非线性和弹塑性土体应力-应变关系(a)硬化型(b)软化型土体具有的剪缩和剪胀特征统称剪胀性。对于软土和松砂，剪应力引起土体压缩，称为剪缩；对于密实粘土和紧砂，剪应力引起土体膨胀，称为剪胀。砂土的剪剪胀性正常固结结粘土与与松砂应应力－应应变双曲曲线超固结粘粘土或密密实砂2）应力力路径和和应力历历史的影影响应力路径径是指应应力空间间中代表表应力状状态点在在加载时时移动的的轨迹。。不同的的应力路径径代表不不同的加加荷方式式。应力历史史即指历历史上的的应力路路径，也也影响着着土体今今后的变变形。3）中主主应力的的影响中主应力力σ2对土体变变形有影影响。。4）固结结压力的的影响在土体的的三轴试试验中，，大幅度度地改变变固结压压力σ3将发现其其（σ1-σ3）~εεa和εεa~εεv曲线线的的特特征征有有所所不不同同。。统统表表现出出剪缩缩和硬硬化现现象。三轴压压缩试试验：：常规规三轴轴5）各各向异异性地基土土的各向异异性分分原生生和再再生两两种。原生各各向异异性是是由于于地基基土水水平向向成层层，水水平和和竖向向土的的结构构有差差异，，导致致土体体应力力-应应变关关系和和渗透透性的的各向向异性性。再生各向异异性是土体体各向应力力状态不同同引起的新新的各向异异性。6）流变性性具有弹性、塑性性和粘滞性性的粘弹塑性性体。土体的应变变和强度除除与有效应应力有关外外，还受到到时间的影响，这这种特征称称为土的流变性性质。本讲本讲要点了解共同作作用分析；；理解土的变变形特性11.3.2弹性性非线性模模型1.Duncan-chang模型；；Duncan等人利利用常规三三轴压缩试试验所得的的一组试验验曲线，找找出其共同同数学公式式，从这一一数学公式式导出切线线弹性模量量Et的变化公式式：第一类是以以弹性模量量和泊松比比两个常数数表达，称称作非非线性性弹性模型型；第二类称作作非非线性模型型国内外广泛泛采用，既既适用于粘粘性土，也也适用于砂砂土，但不不适应于密密砂，超固固结土。主要优点：可以利用常常规三轴剪剪切实验所所确定的计计算参数。。局限性：非线性弹性性模型一般般只适用于于荷载不太太大的条件件，不太接接近破坏的的条件。此模型应用用单一剪切切试验结果果进行全部部应力应变变分析，均均根据围压压为常量的的试验结果果推算，因因此它适应应于土体的的稳定分析析为主的工工程。Duncan-chang模模型没有考考虑剪胀性和应应力路径问问题11.3.3弹塑塑性模型弹塑性模型型把总应变分为为弹性应变变和塑性应应变两部分分。LADE-DANCAN模型型，清华大大学的模型型。从能量公式式出发，推推导其屈服服函数，并并选出加工工硬化定律律，从而建建立应力应应变关系，，如著名剑桥模型。。11.4钢钢筋混混凝土材料料变形性质质的非线性性特征钢筋混凝土土梁M~n试验曲线线①在混凝土土出现裂缝缝之前，即即图中OA段：②混凝土出出现裂缝后后，钢筋进进入流动状状态之前，，即图中AB段③长期刚刚度B为为式中Mq和MK为按荷载载效应的的准永久久组合、、标准组组合计算算的弯矩矩，按《混凝凝土结构构设计规规范》（（GBJ50010-2002）中中第8.2.5条采用用。11.5地基基土与基基础结构构的非线线性共同同作用对地基土土和基础础结构材材料（钢钢筋混凝凝土）分分别采用用前述的的非线性性本构关关系，用用荷载增增量法，，即可按按共同作作用方程程进行非非线性共共同作用用分析。。对每级荷荷载建立立平衡方方程，地地基土和和基础结结构的刚刚度系按按上一级级荷载施施加后累累计的应应力水平平来确定定。（1）地地基上的的有限大大板考虑基础材料料的非线性可可大大提高承承载能力的估估计值。（2）地基上上的无限大板板(3)空间问问题的试验验验证地基与基础不不同非线性组组合下共同作作用的结果①板为线弹性性，地基土亦亦为线弹性；；②板为非线性性弹性，地基基土仍为线弹弹性；③板为线弹性性，地基土为为非线性弹性性。④板和地基土土均为非线性性弹性。刚性板:地基基土的非线性性对基底反力和和板内力的分分布形式与数数值大小起着着决定性的影影响。柔性板:决定反力和内内力分布形式式与大小的主主要因素是钢筋混凝土的的非线性，而地基土的的非线性所起起作用相比较较而言就很小小。不同非线性组组合下基础板板计算结果11.6地地下工程反分分析首先建立问题题的力学模型型，然后根据据介质的力学学参数、受力力状态和边界界条件以及施施工条件，求求出岩土体的的位移、应力力和应变等物物理量，这一一过程称之为为正分析。从结果反过来来寻求岩土体体的本构模型型和相应的计计算参数的过过程与正分析析正好相反，，称之为反分析析。位移为依据的位移移反分析法为为岩土工程反反分析中应用用最为广泛的的方法。位移反分析法法可分为图解法、解析析法和数值法法三类；随着计算机技技术的发展，，数值方法以其特有的灵灵活性及易于于处理非线性性、非均质问问题的特点而而获得广泛的的应用。本讲讲要要点点了解解Duncan-chang模模型型；；了解解钢钢筋筋混混凝凝土土的的非非线线性性特特征征；；了解解反反分分析析的的概概念念。。9、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。12月-2212月-22Friday,December23,202210、雨中黄黄叶树，，灯下白白头人。。。02:29:4002:29:4002:2912/23/20222:29:40AM11、以我独沈久久，愧君相见见频。。12月-2202:29:4002:29Dec-2223-Dec-2212、故人江海别别，几度隔山山川。。02:29:4002:29:4002:29Friday,December23,202213、乍见见翻疑疑梦，，相悲悲各问问年。。。12月月-2212月月-2202:29:4002:29:40December23,202214、他乡生生白发，，旧国见见青山。。。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、行动出成成果，工作作出财富。。。2022/12/232:29:4002:29:4023December202217、做做前前，，能能够够环环视视四四周周；；做做时时，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿着着以以脚脚为为起起点点的的射射线线向向前前。。。。2:29:40上上午午2:29上上午午02:29:4012月月-229、没有有失败败，只只有暂暂时停停止成成功！！。12月月-2212月月-22Friday,December23,202210、很多多事情情努力力了未未必有有结果果，但但是不不努力力却什什么改改变也也没有有。。。02:29:4002:29:4002:2912/23/20222:29:40AM11、成功功就是是日复复一日日那一一点点点小小小努力力的积积累。。。12月月-2202:29:4002:29Dec-2223-Dec-2212、世间成事事，不求其其绝对圆满满，留一份份不足，可可得无限完完美。。02:29:4002:29:4002:29Friday,December23,202213、不知香积积寺，数里里入云峰。。。12月-2212月-2202:29:4102:29:41December23,202214、意志坚强强的人能把把世界放在在手中像泥泥块一样任任意揉捏。。23十二二月20222:29:41上上午02:29:4112月-2215、楚塞三湘接接，荆门九派派通。。。十二月222:29上上午12月-2202:29December23,202216、少年十五二二十时，步行行夺得胡马骑骑。。2022/12/232:29:4102:29:4123December202217、空山新雨后后，天气晚来来秋。。2:29:41上午2:29上上午02:29:4112月-229、杨柳柳散和和风，，青山山澹吾吾虑。。。12月月-2212月月-22Friday,December23,202210、阅读读一切切好书书如同同和过过去最最杰出出的人人谈话话。02:29:4102:29:4102:2912/23/20222:29:41AM11、越是没没有本领领的就越越加自命命不凡。。12月-2202:29:4102:29Dec-2223-Dec-2212、越是无无能的人人，越喜喜欢挑剔剔别人的的错儿。。02:29:4102:29:4102:29Friday,December23,202213、知人人者智智，自自知者者明。。胜人人者有有力，