地下结构工程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共同唐作用黎分析结构摇物的简重量鸽由土形的支豆承力介和地阵下水称的浮忌力来层平衡轻，即泳通常缝所说核的静锦力平丈衡。上部扎结构与其基础膛结构和支争承介窝质地基示土组成静力滨平衡菠体系，这年三部炎分是半彼此坏不可滚分离药的整额体，蒜每一补部分状的工任作性舅状都繁是三紧者共馆同作雅用的钓结果肃。11详.3土的臣本构糕模型11壳.3迷.1土的评变形忌特性三轴舍压缩既试验鉴：真舌三轴闻，常种规三知轴1）非财线性疑和弹粘塑性土体巴应力-应变萍关系(a烈)硬化沈型(b纳)软化协型土体摄具有昌的剪文缩和学剪胀铲特征挂统称剪胀坐性。对于落软土虎和松掠砂，怒剪应酱力引养起土眨体压惠缩，傅称为剪缩；对摔于密琴实粘牵土和并紧砂陪，剪访应力币引起夺土体购膨胀众，称测为剪胀。砂土搂的剪眉胀性正常匀固结鞠粘土茧与松骑砂应商力－翻应变蹦双曲庙线超固源结粘蝴土或赖密实胸砂2）应炕力路寒径和横应力德历史区的影席响应力宇路径贿是指砌应力迷空间盐中代乓表应旱力状违态点中在加无载时涝移动配的轨往迹。架不同木的应力豆路径卸代表垮不同查的加咽荷方蚀式。应力望历史齿即指两历史香上的粪应力躁路径加，也枣影响雁着土军体今妨后的矮变形庄。3）中轮主应划力的武影响中主枣应力σ2对土洪体变赏形有绑影响杜。4）固傅结压躲力的版影响在土累体的每三轴啦试验土中，山大幅斯度地削改变掠固结湿压力σ3将发批现其施（σ1-σ3）~εa和εa~εv曲线公的特糖征有胸所不捕同。统统刘表现屯出剪还缩和择硬化框现象。三轴派压缩迈试验敞：常妙规三辜轴5）各铁向异烛性地基居土的各向凤异性枪分原剧生和碎再生贼两种。原生雪各向夫异性叠是由哈于地镜基土左水平郑向成盼层，诊水平粒和竖斧向土角的结邀构有巩差异蚕，导伏致土坊体应启力-应变乔关系资和渗形透性门的各升向异杂性。再生劝各向题异性糕是土准体各崭向应差力状父态不虏同引凡起的标新的难各向喇异性迟。6）流脊变性具有弹性饶、塑芦性和男粘滞镇性的粘的弹塑抬性体缸。土体希的应欣变和廉强度计除与知有效辉应力负有关嚼外，西还受牧到时间的影诸响，劈燕这种荒特征屈称为土的细流变被性质虫。本讲本讲万要点了解例共同稿作用揉分析灰；理解挤土的院变形册特性11普.3满.2弹性家非线瞧性模残型1.愈Du钓nc凶an拴-c随ha炮ng模型欢；Du若nc索an等人康利用烈常规颠三轴由压缩裕试验律所得索的一踪蝶组试薪验曲挤线，缝找出技其共腥同数拢学公僻式，兼从这谊一数指学公沙式导弯出切旱线弹仆性模逢量Et的变裳化公壳式：第一岗类是饱以弹氧性模樱量和福泊松始比两的个常宁数表拥达，晴称作规非线返性弹稍性模伞型；第二亿类称幅作谜非线海性模五型国内堪外广银泛采齿用，房诚既适甜用于军粘性值土，枝也适跟用于狭砂土糕，但琴不适列应于点密砂惊，超离固结尼土。主要优点孙：可以哥利用慈常规归三轴方剪切龙实验谦所确蔑定的管计算广参数态。局限震性：非线贩性弹挎性模号型一筝般只叹适用这于荷肾载不最太大售的条检件，模不太左接近贿破坏寒的条嘉件。此模养型应样用单翻一剪搏切试何验结效果进近行全牲部应耕力应窃变分活析，虑均根的据围麦压为踢常量硬的试丸验结斧果推证算，煮因此妈它适黎应于驼土体罪的稳狮定分毒析为兽主的懂工程蚕。Du袜nc要an高-c浴ha怨ng模型腔没有表考虑剪胀天性和乔应力雕路径帐问题11绵.3圾.3弹塑氧性模纪型弹塑松性模樱型把总应币变分诵为弹油性应掠变和悦塑性蛮应变丙两部泊分。LA膏DE摇-D舌AN腥CA自N模型选，清畏华大溜学的叮模型窗。从能欺量公卵式出禁发，潮推导简其屈潮服函毒数，天并选讯出加棉工硬阅化定旋律，男从而葡建立萝应力替应变纺关系追，如盼著名剑桥吵模型胳。11巷.4钢筋祸混凝续土材搭料变崖形性炼质的请非线戏性特成征钢筋血混凝犹土梁M~划n试验逆曲线①在混端凝土奖出现图裂缝饲之前伤，即秒图中OA段：②混年凝土多出现猴裂缝箩后，雁钢筋上进入化流动滤状态水之前徐，即句图中AB段③长期评刚度B为式中Mq和MK为按冤荷载红效应舌的准奖永久淡组合遵、标领准组怕合计郑算的验弯矩肺，

按《混凝裳土结悼构设讯计规迅范》（GB奔J5惕00珠10申-2歪00否2）中僻第条违采用持。11途.5地基绕土与烤基础胳结构界的非盗线性唯共同故作用对地损基土格和基尚础结威构材开料（熔钢筋锯混凝皮土）翅分别灾采用然前述烦的非裂线性穴本构稠关系挽，用困荷载践增量忆法，步即可毅按共住同作护用方忽程进泻行非超线性哪共同椅作用下分析匪。对每翻级荷设载建耀立平垂衡方蔽程，的地基雷土和例基础纠结构飞的刚塘度系辅按上拥一级控荷载此施加进后累董计的洞应力译水平辣来确渠定。（1）地置基上律的有俩限大宰板考虑丈基础胳材料眉的非叔线性马可大为大提聚高承碰载能爷力的气估计鹅值。（2）地暑基上界的无耽限大剂板(3疤)空间纺问题胡的试铃验验搜证地基聪与基免础不剪同非忍线性有组合浪下共犯同作画用的蓄结果①板为桐线弹朋性，的地基判土亦今为线借弹性决；②板杠为非能线性禁弹性隐，地惕基土灵仍为朋线弹影性；③板绳为线拾弹性殃，地霸基土疲为非涛线性县弹性铃。④板宴和地举基土戚均为总非线扛性弹赶性。刚性问板:地基伯土的膨非线奶性对基瓶底反驰力和疤板内浪力的耳分布化形式上与数缓值大张小起竭着决应定性品的影示响。柔性母板:决定仁反力暖和内姥力分臣布形限式与曲大小世的主挨要因妇素是钢筋革混凝糕土的打非线扩性，而伟地基匹土的悲非线在性所股起作树用相肯比较海而言钉就很梨小。不同讨非线轰性组惹合下奏基础鹿板计霞算结圣果11芝.6地下狱工程战反分怎析首先虹建立非问题缝的力错学模义型，务然后扮根据觉介质峡的力蹦学参知数、学受力浙状态更和边抱界条端件以求及施重工条骑件，朽求出饥岩土矛体的淡位移月、应慈力和沸应变伐等物蒸理量陈，这类一过使程称留之为正分伯析。从结扫果反拿过来服寻求他岩土缠体的彻本构怀模型股和相责应的罗计算砖参数序的过卫程与筛正分可析正演好相萌反，称之易为反挣分析疑。位袖移为依赠据的均位移纲反分傲析法峰为岩名土工娱程反逆分析更中应梢用最狭为广协泛的出方法碧。位移浓反分气析法舅可分粪为图解庆法、馅解析逮