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基于应变局部化理论的土与结构接触面本构关系研究

刘祖文  
【摘要】: 土与结构相互作用问题广泛存在于土木工程领域。土与结构相互作用过程中接触面内土体的力学性质,变形与接触面之外的土体有很大区别,相互作用正是通过接触面实现的。近几十年来,土与结构物接触面的研究取得了一些成果,但还是存在一些不足,有待进一步研究。 作者通过收集并阅读大量的相关文献,在前人的基础上,对土与结构接触面相互作用的实验现象和本构关系,进行了分析,提出了一些新的观点,并建立了新的本构模型。具体包括以下几点 (1)在现有的统计损伤本构模型的基础上,考虑了接触面微元在剪切过程中的力学性质的变化,建立了一个改进了的土-结构接触面剪切的统计损伤本构模型。 (2)在土与结构接触面的剪切实验方面,在应变局部化理论的指导下,有针对性的对以往的土与结构接触面的剪切实验现象进行了分析和总结,并与土体剪切试验中的应变局部化实验现象进行了对比,分别对无粘性土与结构接触面和粘性土与结构接触面的剪切情况得出了不同的结论。本文指出了无粘性土与结构接触面剪切过程出现的剪切错动带是应变局部化带,而粘性土与结构接触面的剪切过程中形成的剪切错动带并不是应变局部化带,却是由于应变局部化的发生导致土与结构接触界面附近土体位移过大,而间接形成的。 (3)利用应变梯度塑性理论建立了土与结构接触面剪切过程的增量本构关系。利用增量本构关系的表达式分析得出的结果,近一步证明了粘性土与结构接触面的剪切过程中形成的剪切错动带并不是一条应变局部化带,但是应变局部化带的产生却是其形成原因。这为以后的土与结构接触面剪切的研究提供了一个新的方法。


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