地基與結(jié)構(gòu)的非線性特征

地基與結(jié)構(gòu)的非線性特征和共同作用11地基與結(jié)構(gòu)的非線性特征和共同作用土的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系土的變形特征和本構(gòu)模型鋼筋混凝土的材料變形性質(zhì)的非線性特征地基土與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的非線性共同作用和反演分析理論11.1概述應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系：亦稱本構(gòu)關(guān)系，是在整理分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提出來的。在試驗(yàn)基礎(chǔ)上提出某種數(shù)學(xué)模型，把特定條件下的試驗(yàn)結(jié)果推廣到一般情況，這種數(shù)學(xué)模型就叫做本構(gòu)模型。彈性變形、塑性變形一般情況下巖土類介質(zhì)在應(yīng)力超過一定限度（彈性極限或稱屈服應(yīng)力）后，其變形在卸載后有一部分變形可恢復(fù)，另一部分變形是不可恢復(fù)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(jī)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(yīng)力與應(yīng)變應(yīng)力球張量和應(yīng)力偏張量

I1J1J2共同作用分析結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)與其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和支承介質(zhì)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(jié)果。11.3土的本構(gòu)模型11.3.1土的變形特性三軸壓縮試驗(yàn)：真三軸，常規(guī)三軸1）非線性和彈塑性土體應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)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(duì)于軟土和松砂，剪應(yīng)力引起土體壓縮，稱為剪縮；對(duì)于密實(shí)粘土和緊砂，剪應(yīng)力引起土體膨脹，稱為剪脹。砂土的剪剪脹性正常固結(jié)結(jié)粘土與與松砂應(yīng)應(yīng)力－應(yīng)應(yīng)變雙曲曲線超固結(jié)粘粘土或密密實(shí)砂2）應(yīng)力力路徑和和應(yīng)力歷歷史的影影響應(yīng)力路徑徑是指應(yīng)應(yīng)力空間間中代表表應(yīng)力狀狀態(tài)點(diǎn)在在加載時(shí)時(shí)移動(dòng)的的軌跡。。不同的的應(yīng)力路徑徑代表不不同的加加荷方式式。應(yīng)力歷史史即指歷歷史上的的應(yīng)力路路徑，也也影響著著土體今今后的變變形。3）中主主應(yīng)力的的影響中主應(yīng)力力σ2對(duì)土體變變形有影影響。。4）固結(jié)結(jié)壓力的的影響在土體的的三軸試試驗(yàn)中，，大幅度度地改變變固結(jié)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(yàn)：：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(jié)構(gòu)構(gòu)有差差異，，導(dǎo)致致土體體應(yīng)力力-應(yīng)應(yīng)變關(guān)關(guān)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(yīng)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(yīng)變變和強(qiáng)度除除與有效應(yīng)應(yīng)力有關(guān)外外，還受到到時(shí)間的影響，這這種特征稱稱為土的流變性性質(zhì)。本講本講要點(diǎn)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(yàn)所得的的一組試驗(yàn)驗(yàn)曲線，找找出其共同同數(shù)學(xué)公式式，從這一一數(shù)學(xué)公式式導(dǎo)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(gè)常數(shù)數(shù)表達(dá)，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(guó)內(nèi)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(yīng)于密密砂，超固固結(jié)土。主要優(yōu)點(diǎn)：可以利用常常規(guī)三軸剪剪切實(shí)驗(yàn)所所確定的計(jì)計(jì)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(yīng)用用單一剪切切試驗(yàn)結(jié)果果進(jìn)行全部部應(yīng)力應(yīng)變變分析，均均根據(jù)圍壓壓為常量的的試驗(yàn)結(jié)果果推算，因因此它適應(yīng)應(yīng)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(yīng)應(yīng)力路徑問問題11.3.3彈塑塑性模型彈塑性模型型把總應(yīng)變分為為彈性應(yīng)變變和塑性應(yīng)應(yīng)變兩部分分。LADE-DANCAN模型型，清華大大學(xué)的模型型。從能量公式式出發(fā)，推推導(dǎo)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(yīng)力應(yīng)應(yīng)變關(guān)系，，如著名劍橋模型。。11.4鋼鋼筋混混凝土材料料變形性質(zhì)質(zhì)的非線性性特征鋼筋混凝土土梁M~n試驗(yàn)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(jìn)進(jìn)入流動(dòng)狀狀態(tài)之前，，即圖中AB段③長(zhǎng)期剛剛度B為為式中Mq和MK為按荷載載效應(yīng)的的準(zhǔn)永久久組合、、標(biāo)準(zhǔn)組組合計(jì)算算的彎矩矩，按《混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)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(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)的非線線性共同同作用對(duì)地基土土和基礎(chǔ)礎(chǔ)結(jié)構(gòu)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(gòu)關(guān)關(guān)系，用用荷載增增量法，，即可按按共同作作用方程程進(jìn)行非非線性共共同作用用分析。。對(duì)每級(jí)荷荷載建立立平衡方方程，地地基土和和基礎(chǔ)結(jié)結(jié)構(gòu)的剛剛度系按按上一級(jí)級(jí)荷載施施加后累累計(jì)的應(yīng)應(yīng)力水平平來確定定。（1）地地基上的的有限大大板考慮基礎(chǔ)材料料的非線性可可大大提高承承載能力的估估計(jì)值。（2）地基上上的無限大板板(3)空間問問題的試驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)證地基與基礎(chǔ)不不同非線性組組合下共同作作用的結(jié)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(duì)基底反力和和板內(nèi)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(nèi)內(nèi)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(chǔ)板板計(jì)算結(jié)果11.6地地下工程反分分析首先建立問題題的力學(xué)模型型，然后根據(jù)據(jù)介質(zhì)的力學(xué)學(xué)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(yīng)力力和應(yīng)變等物物理量，這一一過程稱之為為正分析。從結(jié)果反過來來尋求巖土體體的本構(gòu)模型型和相應(yīng)的計(jì)計(jì)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(yīng)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(jì)算機(jī)技技術(shù)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(zhì)問問題的特點(diǎn)而而獲得廣泛的的應(yīng)用。本講講要要點(diǎn)點(diǎn)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(dú)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(mèng)，，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(guó)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(dòng)出成成果，工作作出財(cái)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(shí)時(shí)，，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(diǎn)點(diǎn)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(shí)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(jié)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(fù)復(fù)一日日那一一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)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(duì)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(jiān)強(qiáng)強(qiáng)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(shí)，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(fēng)，，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(lǐng)領(lǐng)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(cuò)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，