地下结构工程讲义一零

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共同剥作用弊分析结构庭物的况重量裂由土箩的支鼠承力户和地裹下水界的浮裕力来窑平衡紧，即经通常躺所说锯的静恨力平编衡。上部搭结构与其基础汁结构和支桌承介突质地基氏土组成静力压平衡客体系，这敢三部态分是雪彼此父不可亡分离眠的整类体，裁每一如部分消的工涛作性搞状都日是三跌者共辆同作唉用的有结果冈。11标.3外土淋的本禁构模环型11写.3物.1既土量的变胖形特旧性三轴日压缩是试验铸：真昼三轴解，常纺规三燃轴1）门非线堂性和坝弹塑成性土体户应力-应变尤关系(a智)硬化抖型(b啄)软化存型土体腾具有诊的剪衣缩和窑剪胀袖特征刷统称剪胀衬性。对于冶软土趟和松负砂，乏剪应醋力引卷起土哨体压甩缩，舞称为剪缩；对呼于密梨实粘壶土和桑紧砂器，剪潜应力页引起口土体巡寿膨胀泊，称饺为剪胀。砂土覆的剪筋胀性正常籍固结悉粘土狱与松狂砂应问力－裁应变话双曲坝线超固昂结粘哄土或午密实朱砂2）抹应力任路径拒和应客力历阻史的鸭影响应力勒路径嚷是指隔应力沟空间茄中代商表应步力状捷态点辅在加京载时弟移动的的轨投迹。塞不同悟的应力仿路径凯代表兵不同薪的加禁荷方区式。应力轨历史贩即指耳历史划上的翁应力庸路径彩，也冷影响贷着土姻体今粮后的史变形勺。3）丧中主请应力辞的影的响中主优应力集σ2对土裕体变肝形有摸影响脚。4）趟固结输压力窗的影抱响在土谦体的肉三轴卫试验俊中，挡大幅戏度地方改变桶固结楚压力苏σ3将发沫现其贯（σ1-σ3）~也εa和εa~εv曲线辫的特抓征有叙所不炼同。统统垫表现重出剪联缩和茫硬化意现象。三轴燃压缩赠试验起：常前规三烘轴5）赵各向滤异性地基厚土的各向爆异性绵分原典生和资再生乐两种。原生极各向江异性舰是由乔于地英基土席水平旨向成傻层，馒水平扒和竖橡向土绢的结客构有娱差异台，导迎致土泊体应彩力-遣应变芽关系厨和渗碎透性难的各轰向异睛性。再生台各向尊异性女是土伙体各可向应岛力状肥态不守同引绳起的希新的麦各向寄异性唉。6）菠流变咳性具有弹性娇、塑拘性和探粘滞马性的粘狡弹塑央性体鼠。土体返的应筐变和扛强度疲除与托有效花应力探有关如外，陷还受陪到时间的影疑响，巷这种翅特征寸称为土的鞠流变免性质使。本讲本讲执要点了解挎共同童作用匠分析轮；理解梁土的叨变形忌特性11师.3品.2问弹闷性非每线性庙模型1.窝Du垂nc出an愿-c写ha行ng涌模型仰；Du叙nc紧an捆等人猪利用改常规绿三轴泡压缩合试验朱所得层的一边组试左验曲罗线，肉找出杆其共愉同数阅学公嗓式，享从这挑一数育学公欲式导嫌出切广线弹捞性模酷量Et的变易化公植式：第一巡寿类是电以弹洁性模码量和倚泊松雅比两克个常强数表闸达，康称作继非线装性弹酷性模艺型；第二抛类称扁作辱非线躲性模外型国内均外广胶泛采签用，骡既适财用于帜粘性腰土，淋也适青用于拔砂土改，但苦不适骂应于地密砂做，超努固结鸽土。主要优点扔：可以床利用却常规售三轴拐剪切滑实验已所确唇定的铺计算妖参数部。局限探性：非线报性弹敬性模稼型一路般只橡适用丛于荷师载不宰太大冈的条艇件，抵不太截接近童破坏顷的条服件。此模合型应克用单石一剪宪切试概验结谎果进叨行全据部应臭力应弱变分秤析，碰均根轧据围势压为循常量疼的试警验结伪果推郊算，控因此俩它适端应于泥土体消的稳圆定分凤析为至主的维工程述。Du跑nc摔an法-c携ha妨ng沸模型样没有恶考虑剪胀却性和亦应力紧路径购问题11续.3恒.3栗弹踩塑性拘模型弹塑锁性模选型把总应非变分靠为弹栋性应枝变和贸塑性钥应变查两部悲分。LA任DE义-D航AN惹CA答N模疑型，上清华才大学依的模彼型。从能府量公燃式出串发，脚推导伤其屈廊服函傻数，停并选具出加肤工硬鼻化定眨律，搬从而亲建立名应力该应变垃关系爷，如猜著名剑桥殿模型绸。11搭.4猛钢筋烫混凝顺土材虾料变皱形性抗质的谁非线绒性特保征钢筋万混凝宽土梁肢M~捞n试支验曲胶线①在排混凝手土出躬现裂伤缝之渡前，柿即图雕中O出A段狠：②混钞凝土舰出现没裂缝日后，榆钢筋务进入锻流动拘状态躬之前绳，即泡图中宅AB负段③长故期刚大度B拨为式中晚Mq和MK为按著荷载密效应蹦的准复永久疤组合饱、标逼准组智合计茎算的珍弯矩捕，

按《做混凝啄土结贸构设潮计规粪范》惧（G间BJ柿50份01千0-卖20斯02盒）中换第条罚采用如。11吓.5痰地待基土踏与基恋础结乎构的抚非线削性共芳同作碰用对地筒基土盼和基福础结卧构材剧料（胜钢筋茅混凝霞土）经分别崖采用兄前述信的非乐线性望本构聪关系模，用虚荷载险增量腿法，尸即可精按共伴同作巾用方弯程进异行非性线性酒共同眉作用御分析垄。对每娃级荷宝载建尸立平米衡方服程，搞地基悬土和逝基础丛结构蜜的刚涂度系裂按上煌一级伍荷载尺施加珍后累奥计的妻应力史水平婆来确蓝定。（1牵）地冷基上进的有战限大倦板考虑举基础侧材料链的非锤线性双可大罩大提绕高承宰载能火力的离估计萍值。（2炭）地纲基上炊的无边限大功板(3都)空窄间问饼题的册试验悦验证地基吸与基症础不很同非表线性使组合延下共泪同作山用的熄结果①板呀为线斧弹性尘，地渴基土沈亦为朴线弹异性；②板特为非盯线性杆弹性稍，地湿基土由仍为避线弹角性；③板腰为线土弹性河，地巴基土罚为非铺线性将弹性杜。④板泥和地扬基土完均为罪非线块性弹卵性。刚性颗板:询地基饿土的零非线哲性对基芽底反肯力和耕板内但力的妄分布汉形式瓣与数衫值大暮小起接着决株定性背的影舰响。柔性真板:决定敏反力关和内臂力分睁布形售式与丑大小旱的主趋要因痒素是钢筋醉混凝谢土的带非线开性，而涌地基剂土的软非线滑性所描起作替用相造比较询而言照就很贝小。不同耐非线友性组迎合下脏基础狡板计估算结绩果11校.6紫地港下工倍程反浓分析首先震建立要问题干的力江学模花型，嘱然后丹根据马介质驶的力披学参券数、毙受力泪状态律和边抵界条职件以溉及施桑工条准件，报求出接岩土热体的佩位移谜、应们力和挽应变袖等物赌理量其，这惩一过唤程称塑之为正分卡析。从结雁果反弹过来扣寻求丛岩土愚体的退本构艰模型许和相艘应的脆计算仿参数雨的过狡程与踩正分和析正助好相物反，称之争为反轧分析肯。位腾移为依崇据的构位移目反分幕析法转为岩狡土工稻程反伏分析耗中应瘦用最示为广凡泛的要方法蛋。位移锣反分泻析法伟可分输为图解释法、赌