共同作用分析方法的研究与应用.pdf

共同作用分析方法的研究与应用共同作用分析方法的研究与应用共同作用分析方法的研究与应用共同作用分析方法的研究与应用 （（（（20042004年地基基础专业年会）年地基基础专业年会）年地基基础专业年会）年地基基础专业年会） 北京市勘察设计研究院北京市勘察设计研究院 二二二二○○○○○○○○四年九月四年九月四年九月四年九月 提提提提纲纲纲纲 一、一、一、一、有关共同作用研究有关共同作用研究有关共同作用研究有关共同作用研究 二、二、二、二、共同作用分析方法简介共同作用分析方法简介共同作用分析方法简介共同作用分析方法简介 三、三、三、三、工程应用实例工程应用实例工程应用实例工程应用实例 四、四、四、四、结结结结 束束束束 语语语语 共同作用的概念共同作用的概念共同作用的概念共同作用的概念 共同作用研究进展共同作用研究进展共同作用研究进展共同作用研究进展 共同作用研究的难点共同作用研究的难点共同作用研究的难点共同作用研究的难点 有关共同作用研究有关共同作用研究有关共同作用研究有关共同作用研究 基底反力基底反力 基底反力基底反力基底反力基底反力 基础内力基础内力 基础内力基础内力基础内力基础内力 上部结构内力上部结构内力 上部结构内力上部结构内力上部结构内力上部结构内力 上部结构上部结构 上部结构上部结构上部结构上部结构 基础基础 基础基础基础基础 地基地基 地基地基地基地基 平衡协调 平衡协调平衡协调 平衡协调 平衡协调平衡协调 上部结构、基础与地基共同作用的概念上部结构、基础与地基共同作用的概念上部结构、基础与地基共同作用的概念上部结构、基础与地基共同作用的概念 共同作用应满足两个条件共同作用应满足两个条件 （（（（1 1 1 1）三者各自需要满足静力平衡条件）三者各自需要满足静力平衡条件）三者各自需要满足静力平衡条件）三者各自需要满足静力平衡条件 （（（（2 2 2 2）彼此之间也要满足变形协调条件）彼此之间也要满足变形协调条件）彼此之间也要满足变形协调条件）彼此之间也要满足变形协调条件 上部结构与基础的共同作用－－属结构力学上部结构与基础的共同作用－－属结构力学上部结构与基础的共同作用－－属结构力学上部结构与基础的共同作用－－属结构力学 地基与基础共同作用－－属于不同材料体系的地基与基础共同作用－－属于不同材料体系的地基与基础共同作用－－属于不同材料体系的地基与基础共同作用－－属于不同材料体系的 连接需专门理论解决连接需专门理论解决连接需专门理论解决连接需专门理论解决 上部结构、基础与地基共同作用的概念上部结构、基础与地基共同作用的概念上部结构、基础与地基共同作用的概念上部结构、基础与地基共同作用的概念 大大大大体经历三个阶段体经历三个阶段体经历三个阶段体经历三个阶段 第第第第一阶段一阶段一阶段一阶段将地基、基础及上部结构分割成完全独立的静力平将地基、基础及上部结构分割成完全独立的静力平将地基、基础及上部结构分割成完全独立的静力平将地基、基础及上部结构分割成完全独立的静力平 衡体系进行计算－－－初级阶段；衡体系进行计算－－－初级阶段；衡体系进行计算－－－初级阶段；衡体系进行计算－－－初级阶段； 第第第第二阶段考虑地基与基础共同工作进行分析，应用弹性地基二阶段考虑地基与基础共同工作进行分析，应用弹性地基二阶段考虑地基与基础共同工作进行分析，应用弹性地基二阶段考虑地基与基础共同工作进行分析，应用弹性地基 和弹塑性地基梁板理论求解地基变形、基底反力和弹塑性地基梁板理论求解地基变形、基底反力和弹塑性地基梁板理论求解地基变形、基底反力和弹塑性地基梁板理论求解地基变形、基底反力 等，这可谓跨入共同作用分析的过渡阶段；等，这可谓跨入共同作用分析的过渡阶段；等，这可谓跨入共同作用分析的过渡阶段；等，这可谓跨入共同作用分析的过渡阶段； 第第第第三阶段从七十年代起，运用有限元（子结构）将上部结构三阶段从七十年代起，运用有限元（子结构）将上部结构三阶段从七十年代起，运用有限元（子结构）将上部结构三阶段从七十年代起，运用有限元（子结构）将上部结构 和荷载凝聚到基础顶面，或采用简化方法对上部结和荷载凝聚到基础顶面，或采用简化方法对上部结和荷载凝聚到基础顶面，或采用简化方法对上部结和荷载凝聚到基础顶面，或采用简化方法对上部结 构刚度贡献进行近似等代计算，以考虑地基、基础构刚度贡献进行近似等代计算，以考虑地基、基础构刚度贡献进行近似等代计算，以考虑地基、基础构刚度贡献进行近似等代计算，以考虑地基、基础 及上部结构的共同作用。及上部结构的共同作用。及上部结构的共同作用。及上部结构的共同作用。 有关共同作用的研究有关共同作用的研究有关共同作用的研究有关共同作用的研究 19471947年，年，年，年，G.G.MeyerhofG.G.Meyerhof 首先提出框架结构与土的共同作用概念，推导出首先提出框架结构与土的共同作用概念，推导出首先提出框架结构与土的共同作用概念，推导出首先提出框架结构与土的共同作用概念，推导出 框架结构等效刚度的公式，以考虑上部结构刚度对基础刚度的贡献。框架结构等效刚度的公式，以考虑上部结构刚度对基础刚度的贡献。框架结构等效刚度的公式，以考虑上部结构刚度对基础刚度的贡献。框架结构等效刚度的公式，以考虑上部结构刚度对基础刚度的贡献。 随着有限元和计算机的发展，共同作用课题的研究有了突破性的发展。随着有限元和计算机的发展，共同作用课题的研究有了突破性的发展。随着有限元和计算机的发展，共同作用课题的研究有了突破性的发展。随着有限元和计算机的发展，共同作用课题的研究有了突破性的发展。 19651965年，年，年，年，ZienkiewiceZienkiewice 应用有限元理论研究地基基础的共同作用；应用有限元理论研究地基基础的共同作用；应用有限元理论研究地基基础的共同作用；应用有限元理论研究地基基础的共同作用； 19681968年，年，年，年，PrzemienieckiPrzemieniecki 提出子结构分析方法，以解决计算机存储问题；提出子结构分析方法，以解决计算机存储问题；提出子结构分析方法，以解决计算机存储问题；提出子结构分析方法，以解决计算机存储问题； 19711971年，年，年，年，HaddadinHaddadin 应用上述方法进行了单层框架结构的共同作用分析；应用上述方法进行了单层框架结构的共同作用分析；应用上述方法进行了单层框架结构的共同作用分析；应用上述方法进行了单层框架结构的共同作用分析； 19721972年年年年, Christian , Christian 在高层建筑规划会议上阐述高层建筑与地基基础共同在高层建筑规划会议上阐述高层建筑与地基基础共同在高层建筑规划会议上阐述高层建筑与地基基础共同在高层建筑规划会议上阐述高层建筑与地基基础共同 作用问题，标志着共同作用问题正式列入岩土工程研究课题。作用问题，标志着共同作用问题正式列入岩土工程研究课题。作用问题，标志着共同作用问题正式列入岩土工程研究课题。作用问题，标志着共同作用问题正式列入岩土工程研究课题。 此后从事该课题的研究人员日益增多。此后从事该课题的研究人员日益增多。此后从事该课题的研究人员日益增多。此后从事该课题的研究人员日益增多。 1977 1977 年在印度召开第一次年在印度召开第一次年在印度召开第一次年在印度召开第一次 “ “土与结构物共同作用土与结构物共同作用土与结构物共同作用土与结构物共同作用” ” 的国际性会议，以后在的国际性会议，以后在的国际性会议，以后在的国际性会议，以后在 多次国际会议上均设有多次国际会议上均设有多次国际会议上均设有多次国际会议上均设有 “ “土与结构物共同作用土与结构物共同作用土与结构物共同作用土与结构物共同作用” ” 专题的研究，特别是专题的研究，特别是专题的研究，特别是专题的研究，特别是PoulosPoulos 在第十届国际土力学及基础工程会议上所作的土与结构物共同作用的总报在第十届国际土力学及基础工程会议上所作的土与结构物共同作用的总报在第十届国际土力学及基础工程会议上所作的土与结构物共同作用的总报在第十届国际土力学及基础工程会议上所作的土与结构物共同作用的总报 告，至今仍有指导意义。告，至今仍有指导意义。告，至今仍有指导意义。告，至今仍有指导意义。 国外国外 有关共同作用的研究有关共同作用的研究有关共同作用的研究有关共同作用的研究 国内国内 6060年代初曾对共同作用问题进行研究。从年代初曾对共同作用问题进行研究。从年代初曾对共同作用问题进行研究。从年代初曾对共同作用问题进行研究。从19741974年在京、沪地区对十栋年在京、沪地区对十栋年在京、沪地区对十栋年在京、沪地区对十栋 高层建筑箱形基础与地基共同进行了比较全面的现场测试（主要有基底反高层建筑箱形基础与地基共同进行了比较全面的现场测试（主要有基底反高层建筑箱形基础与地基共同进行了比较全面的现场测试（主要有基底反高层建筑箱形基础与地基共同进行了比较全面的现场测试（主要有基底反 力、钢筋应力、回弹观测及沉降观测），获得了宝贵的实测资料。此外在力、钢筋应力、回弹观测及沉降观测），获得了宝贵的实测资料。此外在力、钢筋应力、回弹观测及沉降观测），获得了宝贵的实测资料。此外在力、钢筋应力、回弹观测及沉降观测），获得了宝贵的实测资料。此外在 理论上也作了比较系统的探索。理论上也作了比较系统的探索。理论上也作了比较系统的探索。理论上也作了比较系统的探索。 19811981年同济大学、中国建研院地基所、北京市勘察院及北京工业大学年同济大学、中国建研院地基所、北京市勘察院及北京工业大学年同济大学、中国建研院地基所、北京市勘察院及北京工业大学年同济大学、中国建研院地基所、北京市勘察院及北京工业大学 四个单位在同济大学召开了四个单位在同济大学召开了四个单位在同济大学召开了四个单位在同济大学召开了我国第一次我国第一次我国第一次我国第一次“ “高层建筑与地基基础共同作用高层建筑与地基基础共同作用高层建筑与地基基础共同作用高层建筑与地基基础共同作用” ” 学术交流会学术交流会学术交流会学术交流会 ，，，，由此推动我国高层建筑与地基基础共同作用研究的发展。由此推动我国高层建筑与地基基础共同作用研究的发展。由此推动我国高层建筑与地基基础共同作用研究的发展。由此推动我国高层建筑与地基基础共同作用研究的发展。 在此基础上各科研、设计单位以及高等院校采用数值计算、有限元和在此基础上各科研、设计单位以及高等院校采用数值计算、有限元和在此基础上各科研、设计单位以及高等院校采用数值计算、有限元和在此基础上各科研、设计单位以及高等院校采用数值计算、有限元和 子结构等方法进行了较为深入的研究。子结构等方法进行了较为深入的研究。子结构等方法进行了较为深入的研究。子结构等方法进行了较为深入的研究。 有关共同作用的研究有关共同作用的研究有关共同作用的研究有关共同作用的研究 我院我院 从从从从7070年代北京饭店扩建工程起开展共同作用研究。年代北京饭店扩建工程起开展共同作用研究。年代北京饭店扩建工程起开展共同作用研究。年代北京饭店扩建工程起开展共同作用研究。 19751975年我院参加了年我院参加了年我院参加了年我院参加了北京高层建筑研究小组北京高层建筑研究小组北京高层建筑研究小组北京高层建筑研究小组（北京市建筑设计院、建研院地（北京市建筑设计院、建研院地（北京市建筑设计院、建研院地（北京市建筑设计院、建研院地 基所、北京工业大学、北京市勘测处），对建外专家公寓、中医医院和基所、北京工业大学、北京市勘测处），对建外专家公寓、中医医院和基所、北京工业大学、北京市勘测处），对建外专家公寓、中医医院和基所、北京工业大学、北京市勘测处），对建外专家公寓、中医医院和604604等等等等 工程进行了基底反力、钢筋应力、地基回弹及沉降观测等一系列的现场测试，获工程进行了基底反力、钢筋应力、地基回弹及沉降观测等一系列的现场测试，获工程进行了基底反力、钢筋应力、地基回弹及沉降观测等一系列的现场测试，获工程进行了基底反力、钢筋应力、地基回弹及沉降观测等一系列的现场测试，获 得了非常宝贵的实测资料。得了非常宝贵的实测资料。得了非常宝贵的实测资料。得了非常宝贵的实测资料。 此后在我院此后在我院此后在我院此后在我院张国霞总工程师张国霞总工程师张国霞总工程师张国霞总工程师的带领下，经过二十多年比较系统的理论研究的带领下，经过二十多年比较系统的理论研究的带领下，经过二十多年比较系统的理论研究的带领下，经过二十多年比较系统的理论研究 与现场测试，创建了一种地基土非线性本构模型，以此为基础逐渐形成了一套较与现场测试，创建了一种地基土非线性本构模型，以此为基础逐渐形成了一套较与现场测试，创建了一种地基土非线性本构模型，以此为基础逐渐形成了一套较与现场测试，创建了一种地基土非线性本构模型，以此为基础逐渐形成了一套较 完整的地基与基础共同作用分析方法完整的地基与基础共同作用分析方法完整的地基与基础共同作用分析方法完整的地基与基础共同作用分析方法- -SFIASFIA。。。。 张乃瑞总工张乃瑞总工张乃瑞总工张乃瑞总工带领课题组经过多年的研究，形成了一套桩、土和基础共同作用带领课题组经过多年的研究，形成了一套桩、土和基础共同作用带领课题组经过多年的研究，形成了一套桩、土和基础共同作用带领课题组经过多年的研究，形成了一套桩、土和基础共同作用 分析方法分析方法分析方法分析方法- -PSFIA PSFIA 。。。。 有关共同作用的研究有关共同作用的研究有关共同作用的研究有关共同作用的研究 核心问题核心问题核心问题核心问题基础与地基接触面的反力计算基础与地基接触面的反力计算基础与地基接触面的反力计算基础与地基接触面的反力计算 研究难点研究难点研究难点研究难点 地基模型确定地基模型确定地基模型确定地基模型确定 反映地基土的应力应变的变化规律；反映地基土的应力应变的变化规律；反映地基土的应力应变的变化规律；反映地基土的应力应变的变化规律； 简便、实用，易于在工程中应用。简便、实用，易于在工程中应用。简便、实用，易于在工程中应用。简便、实用，易于在工程中应用。 参数确定参数确定参数确定参数确定 需要大量工程的试验数据需要大量工程的试验数据需要大量工程的试验数据需要大量工程的试验数据 对参数进行反演分析对参数进行反演分析对参数进行反演分析对参数进行反演分析 上部结构刚度上部结构刚度上部结构刚度上部结构刚度 上部结构刚度随施工进程的变化上部结构刚度随施工进程的变化上部结构刚度随施工进程的变化上部结构刚度随施工进程的变化 上部结构刚度的贡献的有限性上部结构刚度的贡献的有限性上部结构刚度的贡献的有限性上部结构刚度的贡献的有限性 共同作用研究的难点共同作用研究的难点共同作用研究的难点共同作用研究的难点 SFIASFIASFIASFIA方法方法方法方法 PSFIAPSFIAPSFIAPSFIA方法方法方法方法 共同作用分析方法简介共同作用分析方法简介共同作用分析方法简介共同作用分析方法简介 SFIASFIA方法原理方法原理方法原理方法原理 地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系 SFIASFIA方法的特点方法的特点方法的特点方法的特点 SFIASFIA方法方法方法方法 S Subsoil and ubsoil and F Foundation oundation I Interaction nteraction A Analysisnalysis A A 01010j0j0i p A 11 Ap j p ji pA 1 App ji oi0nb0nb i p nb A nb nb1 p nb na A 1〕根据基础平面和轴网分 布确定计算节点； 〕根据基础平面和轴网分 布确定计算节点； 2〕根据荷载分布情况划分 加荷块（ 本建筑和相邻 建筑〕； 〕根据荷载分布情况划分 加荷块（ 本建筑和相邻 建筑〕； 3〕根据岩土工程勘察资料 进行场地地层分区，并 取得有关参数； 〕根据岩土工程勘察资料 进行场地地层分区，并 取得有关参数； 4〕根据基础设计尺寸，确 定基础刚度 〕根据基础设计尺寸，确 定基础刚度. SFIASFIA方法原理方法原理方法原理方法原理 地基假设地基假设地基假设地基假设 按照布辛奈斯克应力假设和分层总和法建立沉降与反力关系式按照布辛奈斯克应力假设和分层总和法建立沉降与反力关系式按照布辛奈斯克应力假设和分层总和法建立沉降与反力关系式按照布辛奈斯克应力假设和分层总和法建立沉降与反力关系式 （（（（i1,2i1,2nb;jnb;j1,21,2nbnb）））） 式中式中式中式中{s} {s} 节点沉降向量；节点沉降向量；节点沉降向量；节点沉降向量；nbnb 计算节点数；计算节点数；计算节点数；计算节点数； [ [δ δ δ δ] ] 地基柔度矩阵；地基柔度矩阵；地基柔度矩阵；地基柔度矩阵； h h ikik i i节点处第节点处第节点处第节点处第k k土层厚度；土层厚度；土层厚度；土层厚度； {p} {p} 平均基底反力向量。平均基底反力向量。平均基底反力向量。平均基底反力向量。σσσσijk ijk j j加荷块作用单位压力时，加荷块作用单位压力时，加荷块作用单位压力时，加荷块作用单位压力时， {s{s 0 0 } } 外来沉降向量，包括外外来沉降向量，包括外外来沉降向量，包括外外来沉降向量，包括外i i节点第节点第节点第节点第k k层土的垂直层土的垂直层土的垂直层土的垂直 应力；应力；应力；应力； 荷块的荷载引起的沉降量；荷块的荷载引起的沉降量；荷块的荷载引起的沉降量；荷块的荷载引起的沉降量；MMik ik 由单向压剪非线性本构关系确定由单向压剪非线性本构关系确定由单向压剪非线性本构关系确定由单向压剪非线性本构关系确定 ncnc 地基分层地基分层地基分层地基分层 数数数数 ；；；；的第的第的第的第i i节点第节点第节点第节点第k k层土的计算模量。层土的计算模量。层土的计算模量。层土的计算模量。 [ ] 11121 21222 12 nb nb nbnbnbnb δδδ δδδ δ δδδ ⎡⎤ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎣⎦ 1 nc ijkik ij k IK h M σ δ ⋅ ∑ { }[ ]{ } {} 0 SpSδ⋅ SFIASFIA方法原理方法原理方法原理方法原理 基础假设基础假设基础假设基础假设 采用十字交叉梁的基本假设，将基础视为纵横两个方向的梁，采用十字交叉梁的基本假设，将基础视为纵横两个方向的梁，采用十字交叉梁的基本假设，将基础视为纵横两个方向的梁，采用十字交叉梁的基本假设，将基础视为纵横两个方向的梁， 计算节点为两个方向梁的交汇处。依据差分法可建立反力与位移关计算节点为两个方向梁的交汇处。依据差分法可建立反力与位移关计算节点为两个方向梁的交汇处。依据差分法可建立反力与位移关计算节点为两个方向梁的交汇处。依据差分法可建立反力与位移关 系式系式系式系式 式中式中式中式中 [A] [A] 基底面积矩阵；基底面积矩阵；基底面积矩阵；基底面积矩阵； [C] [C] 基础总刚度矩阵；基础总刚度矩阵；基础总刚度矩阵；基础总刚度矩阵； {W} {W} 位移向量；位移向量；位移向量；位移向量； {p} {p} 基底反力向量；基底反力向量；基底反力向量；基底反力向量； {p{p 0 0 } } 荷载向量。荷载向量。荷载向量。荷载向量。 [ ]{ }[ ]{}[ ]{ } 0 ApApCW⋅−⋅⋅ SFIASFIA方法原理方法原理方法原理方法原理 共同作用共同作用共同作用共同作用 按照地基与基础共同作用的原理，假定按照地基与基础共同作用的原理，假定按照地基与基础共同作用的原理，假定按照地基与基础共同作用的原理，假定{s}{W}{s}{W} [ ]{ }[ ]{}[ ]{ } 00 KpApCs⋅⋅⋅ 式中式中 [k] 反力系数矩阵 求解上式可得到各节点的反力，由此计算出沉降、弯矩及剪力 。 反力系数矩阵 求解上式可得到各节点的反力，由此计算出沉降、弯矩及剪力 。 SFIASFIA方法原理方法原理方法原理方法原理 地基基础地基基础 土的单向压剪非线性本构关 系假设 土的单向压剪非线性本构关 系假设 土的单向压剪非线性本构关 系假设 土的单向压剪非线性本构关 系假设 交叉梁或绝对刚假设交叉梁或绝对刚假设 交叉梁或绝对刚假设交叉梁或绝对刚假设 用非线性模量的分层总和法 建立地基柔度矩阵 用非线性模量的分层总和法 建立地基柔度矩阵 反映地基情况反映地基情况 用非线性模量的分层总和法 建立地基柔度矩阵 用非线性模量的分层总和法 建立地基柔度矩阵 反映地基情况反映地基情况 用数值分析方法建立基础刚 度矩阵 用数值分析方法建立基础刚 度矩阵 反映基础刚度情况反映基础刚度情况 用数值分析方法建立基础刚 度矩阵 用数值分析方法建立基础刚 度矩阵 反映基础刚度情况反映基础刚度情况 建立地基沉降式建立地基沉降式 {S}[d d]*{p}{S0} 建立地基沉降式建立地基沉降式 {S}[d d]*{p}{S0} 建立基础的垂直位移式建立基础的垂直位移式 [C]*{W}[A A]*{p}-[A]*{p0} 建立基础的垂直位移式建立基础的垂直位移式 [C]*{W}[A A]*{p}-[A]*{p0} 建立以反力为未知数的方程式建立以反力为未知数的方程式 [K]*{p}[A]*{p0}[C]*{S0} 建立以反力为未知数的方程式建立以反力为未知数的方程式 [K]*{p}[A]*{p0}[C]*{S0} 地基与基础变形协调地基与基础变形协调 {S}{W} 地基与基础变形协调地基与基础变形协调 {S}{W} 解方程求反力解方程求反力 解方程求反力解方程求反力 由反力求基础沉降和内力由反力求基础沉降和内力 由反力求基础沉降和内力由反力求基础沉降和内力 SFIASFIA方法原理框图方法原理框图方法原理框图方法原理框图 单 向 压 密剪 切 固 结 试 验剪 切 试 验 单向压剪模型假设示意图单向压剪模型假设示意图 地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系 基底下土体受力状态示意图基底下土体受力状态示意图 地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系是是是是SFIASFIA方法原理的核心－岩土工程的优势方法原理的核心－岩土工程的优势方法原理的核心－岩土工程的优势方法原理的核心－岩土工程的优势 单向压剪模型单向压剪模型 假定土体的变形是单向压密体积变化和剪切形变所组成。 当土体受三向应力并假定 假定土体的变形是单向压密体积变化和剪切形变所组成。 当土体受三向应力并假定△σ2＝△σ3时，可用下式表示时，可用下式表示 式中△σ式中△σ1、△σ、△σ3最大、最小主应力增量； △ε 最大、最小主应力增量； △ε11、△ε、△ε1 2分别为单向压密和剪切引起最大主应力方向应变增量；分别为单向压密和剪切引起最大主应力方向应变增量； M11、、M12分别为最大主应力方向的单向压密和单向剪切非线性割线模量 ； β 分别为最大主应力方向的单向压密和单向剪切非线性割线模量 ； β 单向压密与剪切的比例系数（简称为压剪比）； μ 单向压密与剪切的比例系数（简称为压剪比）； μ 泊松比泊松比 地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系 11112 εεε∆ ∆∆ 3 1 1- σ β σ ∆ ∆ 111 11112 1 MMM σβ σβε∆∆−∆ a e-σ曲线b模量与应力双对数关系 单向压密模量非线性关系曲线 式中 c、b ----- 单向压密模量的非线性参数； αc ----- 单向压密模量经验修正系数。 从北京地区大量加荷和御荷固结试验资料分析，亦分别获得了回弹再压缩以及附加 压缩状态的非线性参数 Cr、br以及Cn、bn 11 0 b Cs McE σ α σ ⎛⎞ ⎜⎟ ⎝⎠ 单向压密的非线性模量单向压密的非线性模量单向压密的非线性模量单向压密的非线性模量 MM1111 3 30 3 30 2 1 k k στ αγγ στ σγτ αυγγ γστ ⎧ ⎛⎞⎛⎞ ∆ ⎪ ⋅⋅⋅≤ ⎜⎟⎜⎟ ⎪ ⎝⎠⎪⎝⎠ ⎨ ⎪ ⎛⎞⎡⎤⎛⎞ ∆ ⎪ ⋅⋅⋅⋅⋅⋅ ⎜⎟⎜⎟⎢⎥ ⎪ ⎣⎦⎝⎠⎝⎠ ⎩ Nb1 1b11b1 sv v 12 Nb2b1b2 b1 1b1b21b1b21b1b2 1b1b2 v sv kv E M E 由剪切引起主方向的割线模量由剪切引起主方向的割线模量 以上各式中 σ30----- 天然状态下土的侧向应力； σ3------ 加荷后平均最小主应力； △τ---- 剪应力增量； τv、γv --- 与剪切波速相应的剪应力与剪应力变； Ev ---- 剪切波速模量； γk、b1、b1b2 --- 剪切模量与剪应变双对数折线的折点剪应变和折点前后的斜率； N ----- 侧限影响系数； ν −−−−− 泊桑比； σ −−−−− 剪切模量经验修正系数。 单向剪切的非线性模量单向剪切的非线性模量单向剪切的非线性模量单向剪切的非线性模量 M M M M12121212 等效垂直变形模量等效垂直变形模量 用室内固结试验和与动、静三轴试验来描绘土的非线性特性， 根据受力情况确定单向压密和剪切模量，并计算出主应变，通过变 换可得到垂直方向的应力和应变，然后由下式即可求得等效垂直变 形模量 用室内固结试验和与动、静三轴试验来描绘土的非线性特性， 根据受力情况确定单向压密和剪切模量，并计算出主应变，通过变 换可得到垂直方向的应力和应变，然后由下式即可求得等效垂直变 形模量M Z Z M σ ε ∆ ∆ 地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系地基土的单向压剪本构关系 采用实用的地基土非线性本构关系，反映荷载相差悬采用实用的地基土非线性本构关系，反映荷载相差悬采用实用的地基土非线性本构关系，反映荷载相差悬采用实用的地基土非线性本构关系，反映荷载相差悬 殊、大面积基础下不同部位、不同深度土的变形特性殊、大面积基础下不同部位、不同深度土的变形特性殊、大面积基础下不同部位、不同深度土的变形特性殊、大面积基础下不同部位、不同深度土的变形特性; ; 考虑基础刚度对建筑物沉降的调整作用，使沉降分布更考虑基础刚度对建筑物沉降的调整作用，使沉降分布更考虑基础刚度对建筑物沉降的调整作用，使沉降分布更考虑基础刚度对建筑物沉降的调整作用，使沉降分布更 接近实际接近实际接近实际接近实际; ; 以基坑开挖作为起始状态，用基底总压力计算总沉降，以基坑开挖作为起始状态，用基底总压力计算总沉降，以基坑开挖作为起始状态，用基底总压力计算总沉降，以基坑开挖作为起始状态，用基底总压力计算总沉降， 故可估算负附加压力情况下的沉降量故可估算负附加压力情况下的沉降量故可估算负附加压力情况下的沉降量故可估算负附加压力情况下的沉降量; ; 采用增量法分阶段计算最后计总的方法求算总沉降和基采用增量法分阶段计算最后计总的方法求算总沉降和基采用增量法分阶段计算最后计总的方法求算总沉降和基采用增量法分阶段计算最后计总的方法求算总沉降和基 础整体内力，可模拟不同施工阶段荷载与刚度变化础整体内力，可模拟不同施工阶段荷载与刚度变化础整体内力，可模拟不同施工阶段荷载与刚度变化础整体内力，可模拟不同施工阶段荷载与刚度变化; ; 引进经过大量工程实测沉降引进经过大量工程实测沉降引进经过大量工程实测沉降引进经过大量工程实测沉降““““反演反演反演反演””””的经验修正系数，的经验修正系数，的经验修正系数，的经验修正系数， 可获得与实际较接近的沉降估计值和分布情况可获得与实际较接近的沉降估计值和分布情况可获得与实际较接近的沉降估计值和分布情况可获得与实际较接近的沉降估计值和分布情况. . SFIASFIASFIASFIA方法的特点方法的特点方法的特点方法的特点 现场足尺静载荷试验现场足尺静载荷试验现场足尺静载荷试验现场足尺静载荷试验 PSFIAPSFIAPSFIAPSFIA方法的基本原理方法的基本原理方法的基本原理方法的基本原理 工程分析检验工程分析检验工程分析检验工程分析检验 PSFIAPSFIAPSFIAPSFIA方法简介方法简介方法简介方法简介 P Pile, ile, S Subsoil ; ; ; 强调按变形控制的基础设计原则强调按变形控制的基础设计原则强调按变形控制的基础设计原则强调按变形控制的基础设计原则; ; ; ; 加强超高层建筑和深基坑沉降观测加强超高层建筑和深基坑沉降观测加强超高层建筑和深基坑沉降观测加强超高层建筑和深基坑沉降观测; ; ; ; 全面提高岩土工程测试技术全面提高岩土工程测试技术全面提高岩土工程测试技术全面提高岩土工程测试技术, , , ,提高深层土的变提高深层土的变提高深层土的变提高深层土的变 形参数的精度。形参数的精度。形参数的精度。形参数的精度。 今后研究的主要方向今后研究的主要方向 谢谢谢谢谢谢谢谢 ThanksThanks