鋼筋混凝土樓蓋承載破壞過程虛擬仿真

2020年11月24日，該課程被中華人民共和國教育部認(rèn)定為“首批國家級一流本科課程”。 2100433B

適應(yīng)專業(yè)

鋼筋混凝土樓蓋承載破壞過程虛擬仿真課程適用土木類專業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

地基變形指豎向變形（地基沉降）以及由此產(chǎn)生的地基橫向變形。地基穩(wěn)定是指在環(huán)境條件及力場條件變化的情況下，能夠保持原來的存在狀態(tài)，否則就稱為失穩(wěn)。巖土界把地基的強(qiáng)度（抗剪強(qiáng)度）破壞稱為失穩(wěn)。地基承載力是指地基土單位面積上承受荷載的能力。因地基問題引起建筑物破壞有兩種可能（1）荷載作用使基礎(chǔ)變形過大或不均勻沉降；（2）建筑物的荷重超過地基的承載能力，使地基產(chǎn)生剪切破壞。確定地基承載力的方法：載荷試驗法或其它原位測試法、理論公式法。臨塑荷載（pcr）：當(dāng)基礎(chǔ)底面以下的地基土中將要出現(xiàn)而尚未出現(xiàn)塑性變形區(qū)時，地基所能承受的最大荷載。臨界荷載（p1/3 或p1/4 ）：當(dāng)?shù)鼗林械乃苄宰冃螀^(qū)發(fā)展到某一階段，即塑性區(qū)達(dá)到某一深度，通常為相當(dāng)于基礎(chǔ)寬度的1/3或1/4時，地基土所能承受的最大荷載。極限荷載（pu）：當(dāng)?shù)鼗林械乃苄宰冃螀^(qū)充分發(fā)展并形成連續(xù)貫通的滑動面時，地基土所能承受的最大荷載。 現(xiàn)場載荷試驗：確定荷載影響范圍內(nèi)土的承載力和變形特性的最基本方法。試驗應(yīng)進(jìn)行到極限破壞階段，達(dá)到以下三種情況之一：

1.在某級荷載下24小時內(nèi)沉降不能達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；

2.總沉降量超過承壓板直徑（或?qū)挾龋┑?/2；

3.最大荷載達(dá)到設(shè)計荷載的二倍或超過比例界限荷載至少三級荷載。2100433B

混凝土斷裂力學(xué)就是在此要求下產(chǎn)生的一門新興學(xué)科，主要研究含裂縫體的混凝土材料和混凝土結(jié)構(gòu)的破壞過程以及裂縫傳播規(guī)律，建立斷裂準(zhǔn)則，探討如何控制和防止混凝土結(jié)構(gòu)斷裂破壞的措施。破壞的含義十分復(fù)雜， 一般是指在研究對象這一量級內(nèi)的材料或體系喪失承載能力。從廣義上講， 材料和結(jié)構(gòu)的破壞失效形式有多種，其中主要可以列舉為兩類: 塑性流動和斷裂。斷裂是由于新裂紋萌發(fā)或已存裂紋的擴(kuò)展而引起的一個破壞過程?；炷潦堑湫偷姆蔷鶆虿牧希渲泻形⒘鸭y，甚至有宏觀缺陷，如裂紋、夾渣、氣泡、孔穴、偏析等混凝土的強(qiáng)度、變形和破壞的性能，往往與裂紋的擴(kuò)展有關(guān)對于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的亞微觀分析發(fā)現(xiàn)，混凝土在承受荷載以前存在裂紋，這些裂紋大致可以分為兩種類型：隨機(jī)分布的微裂紋，它在一定程度上控制著混凝土抗拉和抗壓等宏觀強(qiáng)度；方向一定的宏觀裂紋，它有時使得混凝土力學(xué)性質(zhì)呈現(xiàn)各相同性?；炷令惒牧系臄嗔堰^程受控于其中原有的微裂紋，微裂紋一方面影響宏觀裂紋的萌生過程，另一方面對主裂紋產(chǎn)生屏蔽與劣化的雙重作用?；炷恋钠茐氖怯捎趯ο篌w系中潛在的各種缺陷引起的，其破壞過程實際上就是微裂紋萌生、 擴(kuò)展、貫通 ，直到產(chǎn)生宏觀裂紋，導(dǎo)致混凝土失穩(wěn)破裂的過程 。簡而言之，混凝土的破壞實質(zhì)就是裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展從而導(dǎo)致失穩(wěn)的過程 。2100433B

在基底壓力作用下，地基的破壞形式有三種，即：整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖剪破壞。整體剪切破壞的滑動面有連續(xù)性且延伸至地表，其力學(xué)概念明確，模型簡單清晰。對于壓縮性比較小的地基土如比較密實的砂類土和堅硬程度中等以上的粘土中，一般會出現(xiàn)整體剪切破壞。地基極限承載力理論( 太沙基、魏西克等) 都是以整體剪切破壞模式為依據(jù)的，而對局部剪切破壞和沖剪破壞模型下的地基極限承載力的研究較少。太沙基曾在其整體剪切破壞極限承載力公式的基礎(chǔ)上，給出了一個考慮局部剪切破壞的經(jīng)驗公式。局部剪切破壞一般發(fā)生在壓縮性較大的松砂和軟粘土中，其特點是在基底附近地基土中產(chǎn)生連續(xù)的滑面和楔，但滑面不延伸至地表 。局部剪切破壞的特征是，隨著荷載的增加，基礎(chǔ)下塑性區(qū)僅僅發(fā)展到地基某一范圍內(nèi)，土中滑動面并不延伸到地面，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起，沒有出現(xiàn)明顯的裂縫地基極限承載力受到了地基土的強(qiáng)度和變形兩方面的制約，從漸進(jìn)破壞的角度來說，隨著荷載的逐漸增大，土體塑性區(qū)不斷擴(kuò)散，破裂面不斷延伸，同時豎向沉降量也逐漸增大。若地基剛度較大，則土體強(qiáng)度占據(jù)主導(dǎo)作用， 破裂面貫通并延伸到地面，發(fā)生整體剪切破壞；若地基剛度較小，則土體變形占據(jù)主要作用，沉降量達(dá)到了破壞標(biāo)準(zhǔn)，破裂面并未延伸至地面，此類破壞屬于局部剪切破壞或沖剪破壞。