地基基礎(chǔ)之土的本構(gòu)關(guān)系PPT

1、土的本構(gòu)關(guān)系 土的本構(gòu)關(guān)系又稱為本構(gòu)模型，即描述土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。土的 關(guān)系很復(fù)雜，具有非線性、粘彈塑性，同時(shí)強(qiáng)度發(fā)揮程度、應(yīng)力歷史以及土的組成狀態(tài)和結(jié)構(gòu)等對(duì)其都有影響。目前，已建立的本構(gòu)模型很多，重要的有以下幾類：1.彈性模型-Winkler、彈性半空間、分層地基2.非線性彈性模型-D-C3.彈塑性模型-劍橋4.粘彈性模型5.邊界面模型6.內(nèi)蘊(yùn)時(shí)間模型（一） 土體的變形特性1.非線性和非彈性2.塑性體積應(yīng)變和剪脹性3.塑性剪應(yīng)變4.硬化和軟化5.應(yīng)力路徑和應(yīng)力歷史對(duì)變形的影響6.中主應(yīng)力對(duì)變形的影響7.高固結(jié)壓力的影響8.各向異性（二） 非線性彈性地基模型具有代表性的鄧肯張模型（

2、Duncan-Chang model，1970）（1）特點(diǎn) 如圖a所示，實(shí)際上加荷路徑不等于卸荷路徑，為非彈性?，F(xiàn)假定卸荷路徑與加荷路徑相同，即與路徑無(wú)關(guān)，只考慮OA，認(rèn)為AB與OA重合，即為非線性。圖a 非線性彈性地基模型（2）D-C模型的假設(shè)和表達(dá)式 Duncan-Chang(1970)根據(jù)Kondner的建議，假設(shè)在常規(guī)三軸試驗(yàn)條件下的加載和卸載應(yīng)力應(yīng)變曲線均為雙曲線，并利用摩爾庫(kù)侖準(zhǔn)則導(dǎo)出了非線性彈性地基模型的切線模量公式。圖b 雙曲線應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（3）地基中任一點(diǎn)切線模量 表達(dá)式 （3）試驗(yàn)曲線 f 點(diǎn)為破壞點(diǎn)，則定義破壞比 為： 如圖c所示。（4）圖c 破壞時(shí)的偏應(yīng)力值由摩爾庫(kù)侖準(zhǔn)

3、則，破壞時(shí) 可表示為 函數(shù)：（5）根據(jù)Janbu（1963）建議，土體初始模量可表示為：（6）(4)、 (5) 、 (6)代入(3)得：（7）Rf、 、k、n為確定Et的五個(gè)參數(shù)。 （4）D-C模型的切線泊松比方程應(yīng)用很少。（5）適用性和優(yōu)缺點(diǎn)D-C模型適用于荷載不太接近破壞的條件下模型土的 非線性情況。優(yōu)點(diǎn)：該模型能用于上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)共同作用分析。缺點(diǎn)：忽略了應(yīng)力路徑和剪脹性的影響。（6）卸載和重復(fù)加載時(shí)彈性模量（8）（三） 彈塑性模型 把總的變形分成彈性變形和塑性變形兩部分，用虎克定律求“彈變”，用塑性理論求“塑變”。對(duì)于塑性變形有三個(gè)假定：破壞準(zhǔn)則和屈服準(zhǔn)則；硬化規(guī)律；流動(dòng)法則。1.

4、破壞準(zhǔn)則破壞準(zhǔn)則為判別破壞與否的標(biāo)準(zhǔn)。（1）Tresca（屈雷斯卡）準(zhǔn)則（2）Mises （米塞斯）準(zhǔn)則（3）Mohr-Coulomb （摩爾庫(kù)侖）準(zhǔn)則（4）Lade-Duncan （拉德鄧肯）準(zhǔn)則2.屈服準(zhǔn)則 屈服準(zhǔn)則為判別屈服與否的標(biāo)準(zhǔn)。屈服函數(shù)屈服面屈服準(zhǔn)則硬化規(guī)律帽子類模型反映土的體積變形特性。開口的錐形屈服面模型反映塑性剪切變形雙屈服面模型3.硬化規(guī)律 當(dāng)材料達(dá)到屈服后，屈服的標(biāo)準(zhǔn)要改變，隨什么而變，如何變化，即硬化規(guī)律。4.流動(dòng)準(zhǔn)則 又稱正交定律，確定塑性應(yīng)變?cè)隽糠较虻牡囊粭l規(guī)定。即應(yīng)力狀態(tài)為 時(shí)，產(chǎn)生的塑性應(yīng)變?cè)隽?與通過該點(diǎn)的塑性勢(shì)面成正比關(guān)系，即：5.彈塑性矩陣6.模型舉例（1）劍橋模型（2）拉德模型（3）橢圓拋物雙屈面模型（4）松岡元模型劍橋模型Cambridge model 羅斯科(Roscoe)等（1958-1963）為正常固結(jié)