●章 概論 1
1.1 材料強度理論和極限分析方法的概念與發展過程 1
1.2 鋼材的強度試驗與應力-應變關繫 3
1.2.1 鋼材拉伸試驗及其應力-應變關繫 3
1.2.2 靜水壓力(各向均勻受壓)試驗結果 4
1.3 混凝土的抗剪強度試驗與應力-應變關繫 4
1.3.1 混凝土抗剪強度試驗 4
1.3.2 混凝土單軸受壓的應力-應變曲線 10
1.4 岩石的強度試驗與應力-應變關繫 11
1.4.1 岩石抗剪強度試驗 11
1.4.2 岩石承壓試驗的應力-應變曲線 12
1.5 土的壓縮試驗與三軸剪切試驗 13
1.5.1 土的壓縮試驗 13
1.5.2 土的三軸剪切試驗 14
1.6 工程塑性材料的基本力學特性 16
1.6.1 金屬材料的基本材料特征與力學特點 16
1.6.2 岩土類材料的基本材料特征與力學特點 16
1.6.3 廣義塑性力學與傳統塑性力學 17
第2章 力學基礎知識 19
2.1 一點的應力狀態 19
2.2 應力張量分解及其不變量 21
2.3 八面體應力、廣義剪應力與純剪應力 23
2.4 應力空間與π平面上的應力分量 25
2.5 傳統三維莫爾應力圓與岩土三維莫爾應力圓 28
2.5.1 傳統三維莫爾應力圓 28
2.5.2 岩土三維莫爾應力圓 28
2.6 洛德參數與洛德角 30
2.7 一點的應變狀態 34
2.8 應變空間與應變π平面上的應變分量 36
2.9 各種剪應變間的關繫 38
2.10 彈塑性力學基本方程 39
2.10.1 運動方程與平衡方程 39
2.10.2 幾何方程與連續方程 40
2.10.3 本構方程(物理方程) 41
2.10.4 邊界條件和初始條件 41
2.11 岩土材料的彈性剪切應變能 42
第3章 屈服條件 44
3.1 屈服條件與屈服面 44
3.1.1 屈服條件的概念及其性質 44
3.1.2 屈服條件應遵循的力學原則及其檢驗標準 47
3.2 基於傳統三維莫爾應力圓的三維能量屈服條件——岩土常規三軸三維能量屈服條件 48
3.2.1 岩土材料應變比能計算 48
3.2.2 岩土材料平面(單剪)能量與三維能量屈服條件 49
3.2.3 岩土材料常規三軸屈服條件的幾種表達式 53
3.3 經典屈服條件 55
3.3.1 莫爾-庫侖屈服條件 55
3.3.2 德魯克-普拉格屈服條件與三維德魯克-普拉格屈服條件 57
3.3.3 金屬材料的屈服條件(屈瑞斯卡與米賽斯屈服條件) 60
3.4 基於岩土三維莫爾應力圓的三維能量屈服條件——壓硬岩土常規三軸與真三軸三維能量屈服條件 65
3.4.1 壓硬岩土常規三軸三維能量屈服條件 65
3.4.2 壓硬岩土真三軸三維能量屈服條件 65
3.5 工程材料屈服條件體繫 70
3.5.1 屈服條件體繫的表述與推導 70
3.5.2 工程算例 70
3.6 國內外采用的一些其他屈服條件 76
3.6.1 拉德-鄧肯(Lade-Duncan)屈服條件-中井(Matsuoka-Nakai)和鄭穎人-陳瑜瑤屈服條件 76
3.6.2 基於雙剪應力條件的統一強度理論與統一屈服條件 78
3.6.3 基於空間滑動面強度準則的廣義非線性強度條件 79
3.6.4 霍克-勃朗(Hoek-Brown)條件 81
3.7 辛克維茲-潘德屈服條件(二次式屈服條件) 82
3.7.1 辛克維茲-潘德屈服條件 82
3.7.2 包含二次式在內的工程材料統一屈服條件 86
3.8 屈服繫數的計算 89
3.8.1 屈服繫數概念 89
3.8.2 強度折減法求解強度儲備屈服繫數 89
3.8.3 荷載增量法求解超載屈服繫數 90
3.9 應變表述的屈服條件 92
第4章 破壞條件 98
4.1 概述 98
4.2 破壞函數與破壞曲面 100
4.2.1 破壞函數與破壞面的概念 100
4.2.2 金屬材料的破壞條件 102
4.2.3 岩土類材料的破壞條件 103
4.3 極限應變計算 106
4.3.1 彈性極限應變的解析計算 106
4.3.2 彈塑性極限應變計算 107
4.3.3 混凝土與鋼材極限應變計算 108
4.4 岩土類材料極限拉應變計算 113
4.5 應變表述的屈服繫數和破壞繫數 115
4.5.1 屈服繫數 115
4.5.2 破壞繫數 118
第5章 極限分析方法 122
5.1 極限分析方法的發展 122
5.1.1 傳統極限分析法 122
5.1.2 基於整體破壞的數值極限分析方法 122
5.1.3 基於點破壞的數值極限分析方法 123
5.2 傳統極限分析方法簡介 124
5.2.1 傳統極限分析的基本假設 124
5.2.2 傳統極限分析法的整體破壞條件 125
5.2.3 傳統極限分析計算方法 126
5.3 基於整體破壞的數值極限分析法—強度折減法與荷載增量法 126
5.3.1 概述 126
5.3.2 基於整體破壞極限分析法 127
5.4 基於點破壞條件的數值極限分析法——極限應變法 133
5.4.1 極限應變法原理 133
5.4.2 極限應變法的基本理論 134
第6章 數值極限方法在邊坡與基坑工程的應用 136
6.1強度折減法與極限應變法在二維土坡中的應用 136
6.1.1 D-P準則安全繫數計算分析 136
6.1.2 邊坡臨界滑動面的確定 137
6.1.3 邊坡的極限高度 138
6.1.4 朗肯主動土壓力 142
6.2 在岩質邊坡中的應用 145
6.2.1 結構面模擬 146
6.2.2 岩質邊坡算例 147
6.3 在三維邊坡中的應用 154
6.3.1 在三維土坡中的應用 154
6.3.2 在三維岩坡中的應用 156
6.4 邊(滑)坡抗滑樁的計算與設計 158
6.4.1 抗滑樁推力計算分析 158
6.4.2強度折減法的錨拉抗滑樁設計 161
6.4.3強度折減法的埋入式抗滑樁設計 165
6.5極限分析法在基坑工程中的應用 172
6.5.1強度折減法進行滲流條件下基坑穩定性分析 172
6.5.2強度折減法進行非完整潛水井降水條件下基坑穩定性分析 175
第7章 數值極限分析法在地基工程中的應用 177
7.1 3種極限分析方法求解土體無重條形地基承載力 177
7.1.1 無重條形地基Prandtl解 177
7.1.2荷載增量法求解 177
7.1.3 極限應變法求解 178
7.1.4 不同內摩擦角時3種方法計算結果對比 179
7.2 極限應變法求解土體條形地基承載力繫數 179
7.2.1 Nc求解 180
7.2.2 Nq求解 181
7.2.3 求解 181
7.2.4 應用承載力繫數求條形地基極限荷載 183
7.3 Prandtl法、極限應變法和荷載增量法的條形地基破壞面位置比較 184
7.4 荷載增量法求解含軟弱結構面的岩石地基極限承載力 185
7.4.1 軟弱結構面傾角的影響 185
7.4.2 節理強度的影響 186
7.4.3 節理位置的影響 186
7.5 荷載增量法與極限應變法對地基現場載荷試驗的數值模擬 187
7.5.1 荷載增量法求地基承載力特征值 187
7.5.2 極限應變法求地基承載力特征值 189
7.6 強度折減法求解碎石樁復合地基極限承載力 190
7.6.1模型及其計算參數 191
7.6.2荷載增量法計算碎石樁復合地基結果分析 191
7.7 強度折減法與荷載增量法求解豎向承壓樁基礎的極限荷載 193
7.7.1 工程樁工況建模 193
7.7.2 強度折減法判定樁基礎極限荷載 194
7.7.3 荷載增量法判定樁基礎極限荷載 196
7.7.4 荷載增量法與強度折減法各種判據的計算結果 198
7.8 豎向承壓樁基礎的破壞特征和承載機理研究 198
7.8.1 概述 198
7.8.2 樁基礎室內模型試驗 199
7.8.3 工程樁樁基礎現場試驗 202
7.8.4 樁基礎破壞特征 203
7.8.5 樁基極限分析 210
7.8.6 樁基礎極限承載力與承載機理分析 211
7.8.7 研究結論 212
第8章 數值極限分析在隧洞工程中的應用 214
8.1強度折減法計算均質隧洞穩定安全繫數 214
8.2 極限應變法在圓形隧洞穩定性分析中的應用 216
8.2.1 隧洞圍岩破裂面的演化過程 216
8.2.2 圓形隧洞滑移線理論 216
8.2.3 基於極限應變法的圓形隧洞數值極限分析 217
8.3強度折減法研究矩形和拱形隧洞的破壞機理 220
8.3.1 矩形隧洞破壞機理 220
8.3.2 拱形隧洞破壞機理 222
8.4 深、淺埋隧洞的破壞與穩定性分析 223
8.4.1 深埋隧洞破壞與穩定性分析 223
8.4.2 淺埋隧洞破壞與穩定性分析 226
8.5強度折減法進行有襯砌隧洞的穩定性分析 227
8.5.1 計算模型 227
8.5.2 應力釋放的計算方法 229
8.5.3 毛洞穩定性分析 229
8.5.4 初襯後隧洞穩定性分析 230
8.5.5 二襯後隧洞穩定性分析 231
8.5.6 二次襯砌安全繫數計算 234
8.5.7 黃土隧洞設計計算的ANSYS軟件命令流 235
第9章極限分析在結構工程中的應用 244
9.1 極限應變法在鋼梁中的應用 244
9.1.1 概述 244
9.1.2 Q235鋼梁的試驗與計算 245
9.1.3 45#中碳鋼梁的試驗與計算 252
9.2 極限應變法在鋼筋混凝土梁中的應用 257
9.2.1 材料強度試驗 257
9.2.2 混凝土及鋼筋極限應變計算 259
9.2.3 鋼筋混凝土簡支梁試驗設計 261
9.2.4 鋼筋混凝土簡支梁數值模擬 262
9.2.5 鋼筋混凝土簡支梁試驗 263
9.2.6 模型試驗與極限應變法計算的主控項目結果對比 266
9.3 極限應變法在沉管隧道中的應用研究 266
9.3.1 引言 266
9.3.2 沉管結構試驗設計 266
9.3.3 求解材料極限應變 268
9.3.4 沉管結構數值模擬 271
9.3.5 沉管結構靜載試驗 278
9.3.6 模型試驗與極限應變法計算的主控項目結果對比 287
參考文獻 288
專業名詞 296
內容簡介
《強度理論與數值極限分析》繫統闡述了工程材料強度理論與數值極限分析方法及其在土木工程中的應用，並初次提出了破壞條件。全書內容包括各種工程材料的試驗與應力應變關繫、力學基礎知識、屈服條件、破壞條件、極限分析方法，以及數值極限分析方法在邊坡與基坑工程、地基工程、隧洞工程與結構工程中的應用。《強度理論與數值極限分析》可供力學與土木工程相關領域科研與工程人員閱讀，也可供高等院校相關專業師生閱讀或作為研究生參考資料使用。
