非飽和黃土動力線性累計損傷特性的試驗研究課件

1非飽和黃土動力線性累計損傷特性的試驗研究

邵生俊龍吉勇西安理工大學(xué)2007.1121緒論

2非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的隨機振動分析3非飽和原狀黃土等效諧振荷載的能量分析4非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究5結(jié)論

主要內(nèi)容

1緒論31.1、研究意義

雖然Seed等人在這方面取得了卓有成效的研究成果。但是，他們的成果應(yīng)用于結(jié)構(gòu)性Q3黃土?xí)r需要進一步驗證。同時，非飽和黃土具有顯著的結(jié)構(gòu)性，動荷作用下變形發(fā)展直至破壞的過程也是結(jié)構(gòu)損傷發(fā)展的過程，考慮黃土的結(jié)構(gòu)性，開展動變形特性的研究具有重要的理論與實際意義。邊坡的抗震分析大壩的抗震分析基礎(chǔ)液化評估等隨機地震荷載等幅循環(huán)荷載41.2研究現(xiàn)狀

早在1975年Seed等人在研究飽和砂土抗震液化時，就應(yīng)用線性累積損傷原理推得了等效循環(huán)次數(shù)的計算公式：權(quán)重系數(shù)為了得到這個權(quán)重系數(shù)，Seed等人對飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.52001年Green等人在深入分析累積損傷原理的基礎(chǔ)上，提出了等效循環(huán)荷載的另一種計算方法，就是使土體遭受實際地震所吸收的能量與neq次等幅循環(huán)應(yīng)力作用下吸收的能量相等。他給出了計算等效循環(huán)次數(shù)的計算公式：這種方法考慮了材料(土)非線性的影響優(yōu)點：缺點：對材料的本構(gòu)模型要求較高2非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載

的隨機振動分析

2.1線性累積損傷原理

1945年Miner根據(jù)材料吸收凈功的原理提出了疲勞線性累積損傷的數(shù)學(xué)表達式：對于非等幅的循環(huán)荷載，這個原理表示為：

或者

材料在破壞時有：因此，

此式即為線性疲勞累積損傷方程式，即Miner定律。

6（等幅）7由線性累積損傷原理得：

若將變幅往返荷載下構(gòu)件的損傷等效為幅值為Sref、振次為neq的等幅循環(huán)荷載作用下的損傷時，neq的計算式很容易由上式得到：參考應(yīng)力破壞振次荷載引起的損傷3非飽和原狀黃土等效諧振荷載的能量分析2、利用Green等人從耗能角度推出的等效諧振計算公式，對非飽和原狀黃土的等效循環(huán)荷載研究表明，這處理方法對非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的計算是可靠的。單位土樣耗能的平均值與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系破壞耗能與動應(yīng)力的關(guān)系雖然Seed等人在這方面取得了卓有成效的研究成果。1線性累積損傷原理他給出了計算等效循環(huán)次數(shù)的計算公式：線性累積損傷原理包含的假定有：對材料的本構(gòu)模型要求較高(2)對累積損傷的分析（1）動模量及阻尼比的損傷分析由線性累積損傷原理得：4、非飽和原狀黃土單位土體的破壞耗能與土的初始狀態(tài)（應(yīng)力和含水）有關(guān)，與動應(yīng)力幅值無關(guān)。3非飽和原狀黃土等效諧振荷載的能量分析或者（2）殘余變形模量的損傷分析雖然Seed等人在這方面取得了卓有成效的研究成果。單位土樣耗能的平均值與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系（1）動模量及阻尼比的損傷分析2001年Green等人在深入分析累積損傷原理的基礎(chǔ)上，提出了等效循環(huán)荷載的另一種計算方法，就是使土體遭受實際地震所吸收的能量與neq次等幅循環(huán)應(yīng)力作用下吸收的能量相等。2.2線性累積損傷原理對原狀黃土的適用性分析

81)加荷時吸收的能量和破壞時吸收的總能量W與加荷的頻率無關(guān)線性累積損傷原理包含的假定有：2)破壞時吸收的總能量W與加荷的幅值無關(guān)3)損傷的累積與加載進程呈線性關(guān)系(1)對總能量的分析9破壞耗能與動應(yīng)力的關(guān)系10w=15%w=18%w=21%w=24%

11單位土樣耗能的平均值與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系單位土樣耗能的平均值與含水量的關(guān)系(2)對累積損傷的分析

123非飽和原狀黃土等效諧振荷載的能量分析

13144非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究15

122（1）動模量及阻尼比的損傷分析

16動模量17阻尼比（2）殘余變形模量的損傷分析

黃土的殘余變形及殘余變形模量的定義2NNNi19殘余變形模量20最小的相關(guān)系數(shù)為0.97破壞耗能的變化特性

通過本文的研究，對非飽和原狀黃土動力特性的有了一些新認識和結(jié)論，現(xiàn)將其總結(jié)如下：5結(jié)論破壞時吸收的總能量W與加荷的幅值無關(guān)；損傷的累積與加載進程呈線性關(guān)系它們對非飽和原狀黃土是成立的。在假定加荷時吸收的能量和破壞時吸收的總能量W與加荷的頻率無關(guān)的前提下，線性累積損傷原理對非飽和原狀黃土也是適用的。

1、通過諧振荷載作用下非飽和原狀黃土的動三軸試驗結(jié)果，分析了線性累積損傷原理成立的兩個假定：2)破壞時吸收的總能量W與加荷的幅值無關(guān)破壞耗能與動應(yīng)力的關(guān)系單位土樣耗能的平均值與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系雖然Seed等人在這方面取得了卓有成效的研究成果。對材料的本構(gòu)模型要求較高3非飽和原狀黃土等效諧振荷載的能量分析非飽和黃土動力線性累計損傷特性的試驗研究線性累積損傷原理包含的假定有：4、非飽和原狀黃土單位土體的破壞耗能與土的初始狀態(tài)（應(yīng)力和含水）有關(guān)，與動應(yīng)力幅值無關(guān)。1線性累積損傷原理2、利用Green等人從耗能角度推出的等效諧振計算公式，對非飽和原狀黃土的等效循環(huán)荷載研究表明，這處理方法對非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的計算是可靠的。雖然Seed等人在這方面取得了卓有成效的研究成果。(2)對累積損傷的分析非飽和黃土動力線性累計損傷特性的試驗研究1線性累積損傷原理2非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載

的隨機振動分析4、非飽和原狀黃土單位土體的破壞耗能與土的初始狀態(tài)（應(yīng)力和含水）有關(guān)，與動應(yīng)力幅值無關(guān)。5、在非飽和原狀黃土動力損傷變形特性的研究基礎(chǔ)上，將累積損傷與殘余變形模量之間的關(guān)系用于等效粘彈性模型，可以在原計算基礎(chǔ)上計算出殘余變形。若將變幅往返荷載下構(gòu)件的損傷等效為幅值為Sref、振次為neq的等幅循環(huán)荷載作用下的損傷時，neq的計算式很容易由上式得到：1線性累積損傷原理4、非飽和原狀黃土單位土體的破壞耗能與土的初始狀態(tài)（應(yīng)力和含水）有關(guān)，與動應(yīng)力幅值無關(guān)。225、在非飽和原狀黃土動力損傷變形特性的研究基礎(chǔ)上，將累積損傷與殘余變形模量之間的關(guān)系用于等效粘彈性模型，可以在原計算基礎(chǔ)上計算出殘余變形。

2、利用Green等人從耗能角度推出的等效諧振計算公式，對非飽和原狀黃土的等效循環(huán)荷載研究表明，這處理方法對非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的計算是可靠的。

3、動荷作用下非飽和原狀黃土的破壞主要是殘余變形增大引起的，動應(yīng)變引起的損傷是很小的。在損傷累積過程中，動模量和阻尼比變化較小，其變化規(guī)律受起始含水量和固結(jié)應(yīng)力條件控制。4、非飽和原狀黃土單位土體的破壞耗能與土的初始狀態(tài)（應(yīng)力和含水）有關(guān)，與動應(yīng)力幅值無關(guān)。當(dāng)含水量一定時，固結(jié)壓力對它的影響較??；當(dāng)固結(jié)壓力一定時，含水量對它的影響較大。2001年Green等人在深入分析累積損傷原理的基礎(chǔ)上，提出了等效循環(huán)荷載的另一種計算方法，就是使土體遭受實際地震所吸收的能量與neq次等幅循環(huán)應(yīng)力作用下吸收的能量相等。（2）殘余變形模量的損傷分析(2)對累積損傷的分析2、利用Green等人從耗能角度推出的等效諧振計算公式，對非飽和原狀黃土的等效循環(huán)荷載研究表明，這處理方法對非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的計算是可靠的。(2)對累積損傷的分析單位土樣耗能的平均值與含水量的關(guān)系單位土樣耗能的平均值與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系為了得到這個權(quán)重系數(shù)，Seed等人對飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.線性累積損傷原理包含的假定有：4非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究1線性累積損傷原理非飽和黃土動力線性累計損傷特性的試驗研究2、利用Green等人從耗能角度推出的等效諧振計算公式，對非飽和原狀黃土的等效循環(huán)荷載研究表明，這處理方法對非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的計算是可靠的。非飽和黃土動力線性累計損傷特性的試驗研究(2)對累積損傷的分析單位土樣耗能的平均值與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系雖然Seed等人在這方面取得了卓有成效的研究成果。早在1975年Seed等人在研究飽和砂土抗震液化時，就應(yīng)用線性累積損傷原理推得了等效循環(huán)次數(shù)的計算公式：破壞耗能與動應(yīng)力的關(guān)系此式即為線性疲勞累積損傷方程式，即Miner定律。破壞耗能與動應(yīng)力的關(guān)系破壞耗能與動應(yīng)力的關(guān)系線性累積損傷原理包含的假定有：2、利用Green等人從耗能角度推出的等效諧振計算公式，對非飽和原狀黃土的等效循環(huán)荷載研究表明，這處理方法對非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的計算是可靠的。5、在非飽和原狀黃土動力損傷變形特性的研究基礎(chǔ)上，將累積損傷與殘余變形模量之間的關(guān)系用于等效粘彈性模型，可以在原計算基礎(chǔ)上計算出殘余變形。雖然Seed等人在這方面取得了卓有成效的研究成果。單位土樣耗能的平均值與含水量的關(guān)系由線性累積損傷原理得：4非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究在假定加荷時吸收的能量和破壞時吸收的總能量W與加荷的頻率無關(guān)的前提下，線性累積損傷原理對非飽和原狀黃土也是適用的。(2)對累積損傷的分析4、非飽和原狀黃土單位土體的破壞耗能與土的初始狀態(tài)（應(yīng)力和含水）有關(guān)，與動應(yīng)力幅值無關(guān)。3非飽和原狀黃土等效諧振荷載的能量分析4、非飽和原狀黃土單位土體的破壞耗能與土的初始狀態(tài)（應(yīng)力和含水）有關(guān)，與動應(yīng)力幅值無關(guān)。雖然Seed等人在這方面取得了卓有成效的研究成果。線性累積損傷原理包含的假定有：2、利用Green等人從耗能角度推出的等效諧振計算公式，對非飽和原狀黃土的等效循環(huán)荷載研究表明，這處理方法對非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的計算是可靠的。此式即為線性疲勞累積損傷方程式，即Miner定律。5、在非飽和原狀黃土動力損傷變形特性的研究基礎(chǔ)上，將累積損傷與殘余變形模量之間的關(guān)系用于等效粘彈性模型，可以在原計算基礎(chǔ)上計算出殘余變形。3非飽和原狀黃土等效諧振荷載的能量分析雖然Seed等人在這方面取得了卓有成效的研究成果。單位土樣耗能的平均值與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系4非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究若將變幅往返荷載下構(gòu)件的損傷等效為幅值為Sref、振次為neq的等幅循環(huán)荷載作用下的損傷時，neq的計算式很容易由上式得到：（2）殘余變形模量的損傷分析4非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究破壞耗能與動應(yīng)力的關(guān)系對材料的本構(gòu)模型要求較高非飽和黃土動力線性累計損傷特性的試驗研究若將變幅往返荷載下構(gòu)件的損傷等效為幅值為Sref、振次為neq的等幅循環(huán)荷載作用下的損傷時，neq的計算式很容易由上式得到：非飽和黃土動力線性累計損傷特性的試驗研究2)破壞時吸收的總能量W與加荷的幅值無關(guān)4、非飽和原狀黃土單位土體的破壞耗能與土的初始狀態(tài)（應(yīng)力和含水）有關(guān)，與動應(yīng)力幅值無關(guān)。（1）動模量及阻尼比的損傷分析若將變幅往返荷載下構(gòu)件的損傷等效為幅值為Sref、振次為neq的等幅循環(huán)荷載作用下的損傷時，neq的計算式很容易由上式得到：線性累積損傷原理包含的假定有：線性累積損傷原理包含的假定有：非飽和黃土動力線性累計損傷特性的試驗研究他給出了計算等效循環(huán)次數(shù)的計算公式：線性累積損傷原理包含的假定有：在損傷累積過程中，動模量和阻尼比變化較小，其變化規(guī)律受起始含水量和固結(jié)應(yīng)力條件控制。4非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究2、利用Green等人從耗能角度推出的等效諧振計算公式，對非飽和原狀黃土的等效循環(huán)荷載研究表明，這處理方法對非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的計算是可靠的。2線性累積損傷原理對原狀黃土的適用性分析（1）動模量及阻尼比的損傷分析（1）動模量及阻尼比的損傷分析雖然Seed等人在這方面取得了卓有成效的研究成果。若將變幅往返荷載下構(gòu)件的損傷等