钢筋混凝土楼盖承载破坏过程虚拟仿真

2020年11月24日，该课程被中华人民共和国教育部认定为“首批国家级一流本科课程”。 2100433B

适应专业

钢筋混凝土楼盖承载破坏过程虚拟仿真课程适用土木类专业进行学习。

地基变形指竖向变形（地基沉降）以及由此产生的地基横向变形。地基稳定是指在环境条件及力场条件变化的情况下，能够保持原来的存在状态，否则就称为失稳。岩土界把地基的强度（抗剪强度）破坏称为失稳。地基承载力是指地基土单位面积上承受荷载的能力。因地基问题引起建筑物破坏有两种可能（1）荷载作用使基础变形过大或不均匀沉降；（2）建筑物的荷重超过地基的承载能力，使地基产生剪切破坏。确定地基承载力的方法：载荷试验法或其它原位测试法、理论公式法。临塑荷载（pcr）：当基础底面以下的地基土中将要出现而尚未出现塑性变形区时，地基所能承受的最大荷载。临界荷载（p1/3 或p1/4 ）：当地基土中的塑性变形区发展到某一阶段，即塑性区达到某一深度，通常为相当于基础宽度的1/3或1/4时，地基土所能承受的最大荷载。极限荷载（pu）：当地基土中的塑性变形区充分发展并形成连续贯通的滑动面时，地基土所能承受的最大荷载。 现场载荷试验：确定荷载影响范围内土的承载力和变形特性的最基本方法。试验应进行到极限破坏阶段，达到以下三种情况之一：

1.在某级荷载下24小时内沉降不能达到相对稳定标准；

2.总沉降量超过承压板直径（或宽度）的1/2；

3.最大荷载达到设计荷载的二倍或超过比例界限荷载至少三级荷载。2100433B

混凝土断裂力学就是在此要求下产生的一门新兴学科，主要研究含裂缝体的混凝土材料和混凝土结构的破坏过程以及裂缝传播规律，建立断裂准则，探讨如何控制和防止混凝土结构断裂破坏的措施。破坏的含义十分复杂， 一般是指在研究对象这一量级内的材料或体系丧失承载能力。从广义上讲， 材料和结构的破坏失效形式有多种，其中主要可以列举为两类: 塑性流动和断裂。断裂是由于新裂纹萌发或已存裂纹的扩展而引起的一个破坏过程。混凝土是典型的非均匀材料，其中含有微裂纹，甚至有宏观缺陷，如裂纹、夹渣、气泡、孔穴、偏析等混凝土的强度、变形和破坏的性能，往往与裂纹的扩展有关对于混凝土内部结构的亚微观分析发现，混凝土在承受荷载以前存在裂纹，这些裂纹大致可以分为两种类型：随机分布的微裂纹，它在一定程度上控制着混凝土抗拉和抗压等宏观强度；方向一定的宏观裂纹，它有时使得混凝土力学性质呈现各相同性。混凝土类材料的断裂过程受控于其中原有的微裂纹，微裂纹一方面影响宏观裂纹的萌生过程，另一方面对主裂纹产生屏蔽与劣化的双重作用。混凝土的破坏是由于对象体系中潜在的各种缺陷引起的，其破坏过程实际上就是微裂纹萌生、 扩展、贯通 ，直到产生宏观裂纹，导致混凝土失稳破裂的过程 。简而言之，混凝土的破坏实质就是裂纹产生、扩展从而导致失稳的过程 。2100433B

在基底压力作用下，地基的破坏形式有三种，即：整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏。整体剪切破坏的滑动面有连续性且延伸至地表，其力学概念明确，模型简单清晰。对于压缩性比较小的地基土如比较密实的砂类土和坚硬程度中等以上的粘土中，一般会出现整体剪切破坏。地基极限承载力理论( 太沙基、魏西克等) 都是以整体剪切破坏模式为依据的，而对局部剪切破坏和冲剪破坏模型下的地基极限承载力的研究较少。太沙基曾在其整体剪切破坏极限承载力公式的基础上，给出了一个考虑局部剪切破坏的经验公式。局部剪切破坏一般发生在压缩性较大的松砂和软粘土中，其特点是在基底附近地基土中产生连续的滑面和楔，但滑面不延伸至地表 。局部剪切破坏的特征是，随着荷载的增加，基础下塑性区仅仅发展到地基某一范围内，土中滑动面并不延伸到地面，基础两侧地面微微隆起，没有出现明显的裂缝地基极限承载力受到了地基土的强度和变形两方面的制约，从渐进破坏的角度来说，随着荷载的逐渐增大，土体塑性区不断扩散，破裂面不断延伸，同时竖向沉降量也逐渐增大。若地基刚度较大，则土体强度占据主导作用， 破裂面贯通并延伸到地面，发生整体剪切破坏；若地基刚度较小，则土体变形占据主要作用，沉降量达到了破坏标准，破裂面并未延伸至地面，此类破坏属于局部剪切破坏或冲剪破坏。