地下结构工程施工技术第十一章地基与结构的非线性特征和同作用

地下结构工程第11章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。砂土的剪胀性正常固结粘土与松砂应力－应变双曲线超固结粘土或密实砂2）应力路径和应力历史的影响应力路径是指应力空间中代表应力状态点在加载时移动的轨迹。不同的应力路径代表不同的加荷方式。应力历史即指历史上的应力路径，也影响着土体今后的变形。3）中主应力的影响中主应力σ2对土体变形有影响。4）固结压力的影响在土体的三轴试验中，大幅度地改变固结压力σ3将发现其（σ1-σ3）~εa和εa~εv曲线的特征有所不同。统统表现出剪缩和硬化现象。三轴压缩试验：常规三轴5）各向异性地基土的各向异性分原生和再生两种。原生各向异性是由于地基土水平向成层，水平和竖向土的结构有差异，导致土体应力-应变关系和渗透性的各向异性。再生各向异性是土体各向应力状态不同引起的新的各向异性。6）流变性具有弹性、塑性和粘滞性的粘弹塑性体。土体的应变和强度除与有效应力有关外，还受到时间的影响，这种特征称为土的流变性质。本讲

本讲要点了解共同作用分析；理解土的变形特性11.寒3.2弹性龙非线暗性模络型1.D腰unc指an-殊cha据ng模型谢；Dun唱can等人拢利用贯常规涂三轴搏压缩丛试验帅所得散的一铅组试赏验曲辩线，喊找出椒其共旺同数初学公笋式，无从这与一数肥学公州式导傍出切腹线弹杠性模段量Et的变帝化公床式：第一寇类是丙以弹卸性模闯量和逃泊松抽比两咱个常盟数表勺达，洪称作语非线求性弹武性模稻型；第二类务称作苦非线陪性模型国内溪外广江泛采悦用，贪既适亭用于样粘性耀土，强也适辣用于德砂土沈，但亡不适掀应于缺密砂岔，超五固结撑土。主要优点：可以舱利用秤常规牺三轴洞剪切正实验抖所确势定的具计算祸参数撑。局限至性：非线性权弹性模独型一般嘱只适用群于荷载昆不太大点的条件成，不太傻接近破到坏的条继件。此模型枝应用单命一剪切量试验结垮果进行艰全部应秘力应变粪分析，语均根据搅围压为交常量的穿试验结抄果推算唇，因此侮它适应稿于土体证的稳定素分析为倒主的工煎程。Dun抵can刑-ch妙ang模型通没有阴考虑剪胀性绩和应力闸路径问糕题11忽.3羊.3弹塑性寨模型弹塑双性模示型把总应变牌分为弹梢性应变镜和塑性翁应变两具部分。LA眨DE芳-D燥AN绵CA奔N模型申，清兵华大扒学的黎模型殊。从能量芒公式出伏发，推闭导其屈厚服函数清，并选芽出加工扭硬化定豪律，从血而建立洽应力应炊变关系题，如著绩名剑桥限模型帐。11吓.4钢筋往混凝宏土材菌料变算形性队质的葡非线遥性特喜征钢筋混恢凝土梁M~号n试验池曲线①在混林凝土魄出现窝裂缝港之前澡，即挣图中OA段：②混惜凝土恒出现让裂缝通后，胁钢筋雷进入贷流动巧状态狡之前疗，即哀图中AB段③长期床刚度B为式中Mq和MK为按荷鞭载效应海的准永卖久组合妻、标准洋组合计嚷算的弯番矩，按《混凝内土结窑构设州计规言范》（GB勇J5锁00爹10嘴-2形00酸2）中第叫条采用方。11才.5地基惩土与呀基础榆结构孔的非老线性嗽共同架作用对地乏基土拾和基担础结祝构材概料（遗钢筋希混凝其土）层分别轮采用队前述微的非逮线性宿本构诵关系洋，用聪荷载涛增量甜法，狂即可野按共凭同作山用方凑程进可行非诉线性精共同和作用逝分析搜。对每级滚荷载建挂立平衡盖方程，默地基土赢和基础刮结构的岔刚度系饿按上一互级荷载清施加后辆累计的犬应力水陆平来确构定。（1）地基脑上的有驾限大板考虑基或础材料斧的非线盼性可大阿大提高丹承载能帜力的估瓶计值。（2）地基稳上的无贺限大板(3累)空间灯问题棋的试斑验验级证地基驰与基摩础不拘同非尼线性垫组合雾下共代同作渐用的梳结果①板为线尊弹性，敌地基土申亦为线嘴弹性；②板播为非际线性瞒弹性讲，地喷基土毙仍为滚线弹夕性；③板为值线弹性栗，地基扫土为非穴线性弹炉性。④板缸和地蚀基土岂均为究非线惰性弹心性。刚性板:地基土番的非线碑性对基底厉反力和当板内力袄的分布抽形式与屠数值大柄小起着梁决定性厦的影响记。柔性沉板:决定反扰力和内他力分布预形式与帜大小的测主要因档素是钢筋混段凝土的择非线性，而地搏基土的江非线性狗所起作怪用相比麦较而言山就很小鼠。不同非笔线性组签合下基专础板计居算结果11奖.6地下酬工程骑反分雕析首先建永立问题泛的力学旱模型，姑然后根睡据介质枣的力学屈参数、受受力状侵态和边踪蝶界条件俩以及施惜工条件倘，求出端岩土体燥的位移皱、应力赖和应变谷等物理生量，这驶一过程辩称之为正分拔析。从结果粥反过来楚寻求岩脾土体的能本构模瞒型和相浮应的计印算参数展的过程龙与正分请析正好弃相反，称之为丽反分析缘瑞。位移为依据此的位移回反分析向法为岩寒土工程艰反分析拦中应用斗最为广宿泛的方趴法。位移反亏分析法锤可分为图解雪法、重解析乖法和跃数值运