土动力学1-2

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土动力学

《土动力学》课程教学大纲课程编号：033027 学分：2.0 总学时：34+18（上机）大纲执笔人：杨德生大纲审核人：高彦斌本课程有配套实验课031157《土动力学实验》，0学分，13（0.75周）学时。

一、课程性质与目的《土动力学》是地质工程专业的专业课程，为必选课。

其主要教学目的为：让学生掌握土动力学基本理论（包括振动理论、波动理论）、土的动力特性、地震区的场地评价方法、砂土液化评价方法、动力基础设计方法、地基基础的抗震设计、地基土动力参数测试及桩基动力测试的基本理论及实验技能。

二、课程基本要求使学生掌握振动理论、波动理论的基本方法，了解土的动力特性，掌握地震区场地评价方法，了解砂土液化的基本概念及评价方法和处理措施，掌握基础振动分析方法并能够进行动力基础的设计，掌握地基基础的抗震强度验算方法以及抗震措施，掌握一些基本的实验方法如：地基土动力参数的测试、基础动力测试、桩基础动力检测等。

三、课程基本内容（一）绪论了解土动力学的必要性和重要性，了解土动力学的目的的要求，介绍土动力学的发展趋势。

（二）振动理论着重讲解质点振动理论及其在土动力学中的应用。

（三）波动理论讲授波在无限长度杆件、有限长度杆件中的传递理论及在弹性半空间体中的传递理论。

着重讲解利用波动理论推导共振柱法及桩基动力检测的基本公式，讲解共振柱法及桩基动力检测的实验过程及资料分析。

掌握共振柱法及桩基动力检测的基本实验技能。

（四）土的动力特性讲授土的动力特性及其非线性关系的基本理论，讲解室内实验（动三轴、共振柱试验）及野外试验（波速法）实验过程及资料分析方法。

掌握土的动力特性非线性关系的分析方法及野外试验（波速法）的基本实验技能。

（五）地震区的场地评价讲授地震区的场地评价的基本方法及场地地震反应分析法，简要介绍地震小区划分的基本要领及国内外的进展情况。

掌握地震区的场地评价的基本方法（包括场地的分类、液化场地判别的各种方法）。

（六）砂土液化讲授砂土液化的基本概念及分析评价方法，以及砂土液化的处理与防治。

岩土工程专业土动力学课件（非常完整）

岩土工程专业土动力学课件（非常完整）第一章绪论土动力学是研究各种动荷载作用下土的变形、强度特性及土体稳定性的一门学科。

一、动荷载的类型及特点有两类常见的动荷载：冲击荷载与振动荷载。

1.冲击荷载。

爆破、爆炸以及各种冲击引起的荷载，这类荷载对土体的作用主要体现在荷载的速率效应对土体强度与变形的影响。

2.振动荷载。

地震，波浪，交通，大型机器基础等引起的荷载，这类荷载对土体的作用主要体现在3个方面：（1）荷载的速率效应对土体强度与变形的影响（2）荷载循环次数的影响（疲劳）（3）荷载幅值的大小二、土动力学的研究任务探求动荷载作用下土体变形、强度变化的规律性，运用近代力学的原理，分析研究土工建筑物及建筑物地基在各种动力影响下的变形与破坏规律。

研究内容包括两大方面的内容：土的动力特性土的动力稳定性6个方面的研究问题，包括：（1）工程建筑中的各种动荷作用及其特点（2）土体中波的传播（3）土的动力特性：土的动强度、动变形、土的震动液化等。

（4）动荷载作用下的土体本构关系（土的动应力应变关系问题）（5）土动力特性测试方法与测试技术（6）动荷载作用下土体的稳定性，包括动荷作用下土与结构物的相互作用，地基承载力，土坡稳定性以及挡土墙的土压力。

三、土动力学发展阶段与发展趋势第1阶段（20世纪30年代）动力机器基础研究第2阶段（2次世界大战以后）冲击荷载作用下土的动力学问题研究第3阶段（20世纪60年代以后）振动荷载作用下土的动力学问题研究（地震、海洋、交通等）当前的主要发展趋势（4点）：（1）注重研究土体的动力失稳机理（2）进一步深化对土的动应力应变关系的研究（3）进一步深化土与结构物相互作用的研究，即利用更加真实的土动应力应变关系，将结构物与土体相互作用过程中的变形与破坏作为一个整体进行仿真计算分析。

（4）注重现场观测结构、模型试验结果、计算分析结果的相互印证研究第二章土的动力特性土的动力特性是指动荷载作用下土的动强度特性与土的动变形特性。

哈工大土动力学章

2.1 概述
1. 土的动力学计算模型的定义土的动力学计算模型是指根据动力试验所显示出来的力学性能，将土视为某种理想力学介质，建立相应的应力－应变关系及确定应力－应变关系中的参数。 2. 土的动力学计算模型有关的术语本构关系——对于一个动力学计算模型，为建立应力－应变关系所需要的一组物理力学关系式。 3. 动力学计算模型与静力学计算模型不同在动力学计算模型中不仅包含土的弹性恢复力，还包括土的阻尼特性和耗能特性的相关描述。 4. 土的动力学计算模型的类型常用的土动力学计算模型有以下三种：
1.2 动荷载及其特点
1．动荷载的定义在荷载作用期间，其幅值随时间以某种形式发生变化的荷载称为动荷载。其变化包括：
１）只有幅值大小的改变：例如交通荷载。２）除幅值大小变化外，还有频率、方向的改变，成为交变荷载，如地震荷载。
2．描述动荷载的要素１）最大幅值２）频率３）持续时间或作用次数
3．动荷载的类型
塑性变形，最终可能导致破坏。按此定义，屈服限应是上图中的弹性工作状态的结尾阶
段。当剪应变幅值大于屈服限时，土已处于弹塑工作状态，一般说，γ y ≈ 10 −4 。
1.5 动荷载作用下的两大类土
1．两大类土定义在动荷载作用下力学性能不好的土，称之为对动荷作用敏感的土。所谓力学性能不好，是指在动荷作用下土产生大的变形，或高的孔隙水压力，或部分或完全丧失抗剪强度。在动荷载作用下力学性能好的土，称之为对动荷载作用不敏感的土。所谓力学性能好，是指在动荷作用下土不会产生大的变形，或高的孔隙水压力，基本上能保持其抗剪强度。
2．速率效应速率效应是指土的变形模量和强度随动荷载的变化速率的增加而增大的力学现象。速率效应的机制是上述的第一个在动荷作用下土变形的特点。按上述，动荷载的变化速率越大，则在某一时刻荷载作用持续的时段越短，土的变形越不能充分发展，其速率效应则越显著。

土动力学第2章PPT学习教案

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共振现象与稳态振动
在强迫振动时，如果干扰力也是一个周期作用力，其圆频率为ω1，则当其和振动体系的自由振动频率ω相同时，运动的振幅将随振次的增大而迅速增大，出现所谓的共振现象。
在一般频率条件下作有阻尼强迫振动时，由于阻尼的作用仅影响振动初期的一个很短的时间，此后的影响很小，从而使振动出现一种所谓的稳态振动。
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振波在土介质中传播的规律及其应用
成层介质中振波的传播。当弹性体波（P波及S波）遇到不同特性岩土的交界面或边界面时，将发生反射和折射。横波在界面上将分为SV波和SH波两个分量。前者在包含传播方向的垂直平面内运动，后者在平行于界面的水平平面内运动，纵波在界面上将会有三种波：P、SV及SH。同时，当入射波为P波或SV波时，一般都能产生反射的P波和SV波以及折射的P波和SV波，共四个合量波。
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图 2-8
图 2-9
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为了表示材料阻尼的影响，常采用不同的参数来反映阻尼的大小。对于粘弹性体系，采用了阻尼系数c，它是阻尼力R（t）与振动速度v（t）之间的比例常数，即单位速度引起的阻尼力。另一个常用的参数为阻尼值，比可λ，写它为规：定λ实，际阻阻尼尼比系在数土c与动临力界学阻中尼应系用数很c广c的，比是一个重要的特性指标。除此之外，还有各种不同的阻尼参数，如能量损失系数ψ，对数递减率δ，非弹性阻力系数r，应力应变位相角φ及复合模量G*等，使其对讨论问题的方便而得到应用。
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图 2-4

土动力学.ppt

20.03.2019 土动力学
表面质点运动
20.03.2019
土动力学
四、弹性波振幅随距离的衰减

如果在弹性半无限体的表面给一个冲击，半球形波阵面的体波就在介质中扩散。R波以圆柱状波阵面向外扩散。在离震源某一距离的地方监测地面的竖向位移。P波传播得最快，因此最先到达。接着是 S波，最后才是R波。R波紧接在S波之后。由图可知，R波产生的竖向运动位移比P波和 S波的要大得多。这些波的扰动幅度随距离增大而减小。
第三章振动与波
20.03.2019
土动力学
第三节波的传播

波动过程中，振动的质点并不随振动的传播产生位移，而是仍然在自己的平衡位置附近振动。连续介质中的波是由介质中的扰动引起的。由扰动而产生的变形以应力波的形式传遍整个土体。
20.03.2019
土动力学
一维纵波的波动方程
u 2 u v c 2 2 t x E vc
20.03.2019
土动力学

波在向外传播时，不断扩大所涉及材料的体积而能量密度随与振源距离的增大而减小。这种能量密度和位移振幅的减小，称为几何阻尼。而在真实土体中的能量吸收，称为材料阻尼。
20.03.2019
土动力学
五、地表基础产生的波
20.03.2019
土动力学

对于弹性半空间表面上均质和各向同性的垂直振荡的圆形能源，整个输入能量在三种弹性波中的分配为：R波67%，S 波26%，P波7%。R波传走整个表面能源输入量的2/3，且随距离的衰减比体波慢得多。这一事实说明，对于位于地表或接近地表的基础来说，R波是有首要意义的。
土动力学

土动力学(课堂PPT)

8 扭转 4.463 4.731 6.00 2.739 -38.63
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振动台试验在抗震研究中的作用
研究结构的动力特性、破坏机理和震害原因验证抗震设计理论和计算模型的正确性研究动力相似理论检验产品的抗震性能为结构抗震静力试验提供依据
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试验设计应考虑的因素
试验结构的周期结构所在场地条件振动台台面的输出能力
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地基模型的运动以侧向位移为主，位移方向朝向离岸方向，表明重力作用是地基运动的主要影响因素。
基底土的强度降低和局部液化是挡土墙变形破坏的主导因素，墙后动土压力的增加，为挡土墙的运动提供了条件。
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实例二、上海东方明珠广播电视塔振动试验
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模型和原型的主要相似关系
模型的振型形式与计算机对原型的计算结果基本一致扭转频率旁都伴有平动频率，这一现象将导致结构在地震动下容易引发扭转振动输入地震波时自振频率下降，结构刚度改变，表明模型出现了微裂缝地震结束时自振频率增高，说明部分裂缝闭合，钢筋又进入弹性阶段
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加速度反应
结构东、西塔楼加速度反应不一致模型开裂后，在两塔楼中部加速度反应较大，且随着开裂程度的加深，加速度反应越来越大
根据相似关系，可得原型结构自振频率。前三阶频率与场地卓越频率较近，可能发生共振，且第三频率为扭转频率，易引起结构扭转破坏
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1~2d的土壤吸力

1~2d的土壤吸力土壤吸力是描述土壤中水分持有力的物理量，它与土壤中水分的含量和土壤颗粒的性质有关。

在土壤力学和水文科学中，土壤吸力是一个重要的参数，常常用于描述土壤与水分的相互作用以及确定土壤的水分动态。

本文将介绍土壤吸力的定义、计算方法以及影响土壤吸力的因素。

1. 土壤吸力的定义土壤吸力是指土壤对水分的吸引力，也可以称为土壤孔隙中水分的势能差。

它代表了水分从高水势处（如植物根系）向低水势处（如土壤）流动的趋势。

土壤吸力的大小与土壤孔隙中的水分含量、水分与土壤颗粒之间的作用力有关。

2. 计算土壤吸力的方法（1）贝尔定律：贝尔定律是最常用的计算土壤吸力的方法之一。

根据该定律，土壤吸力与土壤含水量之间的关系可以用一个经验公式表示：Ψ = a · θ^(-b)其中，Ψ表示土壤的吸力（单位为kPa），θ表示土壤的含水量（单位为体积水分百分比），a和b是经验系数。

（2）压力板法：压力板法是一种实验方法，用于直接测量土壤吸力。

该方法通过在土壤上施加一定的压力，并测量在不同压力下土壤中的水分含量，以获得土壤吸力的数值。

（3）水分活度法：水分活度法是一种基于土壤颗粒与水分之间作用力的计算方法。

根据土壤颗粒与水分之间的吸附力、表面能、湿润能等参数，可以计算得出土壤吸力的大小。

3. 影响土壤吸力的因素（1）土壤类型：不同类型的土壤具有不同的孔隙结构和颗粒组成，从而对水分的吸引力不同。

例如，沙质土壤的吸力较小，而粘土质土壤的吸力较大。

（2）土壤含水量：土壤中的孔隙充满水分可以增加土壤的吸力。

当土壤含水量较低时，土壤吸力增大；当土壤含水量较高时，土壤吸力减小。

（3）土壤颗粒大小：土壤颗粒越细小，表面积越大，与水分之间的接触面积也越大，因此吸力较大。

（4）土壤温度：土壤温度的变化会影响土壤颗粒与水分之间的化学作用力，进而改变土壤吸力。

（5）植物根系：植物的根系对土壤吸力的生成和调控起着重要的作用。

植物的根系吸水会改变土壤中的水分分布，从而影响土壤吸力的大小。

土动力学-绪论

p
t
车辆荷载机器基础
动荷作用的共同特点：大小随时间而发生变化；动荷在随时间变化过程中的两种效应：速率效应，即荷载在很短的时间内以很高的速率加于土体所引起的效应；循环效应，即荷载的增减，多次往复循环地施加于土体所起的效应；
§1.3 动荷作用对工程建筑的影响
一、地基破坏二、结构破坏
§1.4 土动力学的发展动力机器基础（machine foundation)： 20世纪30年代,以德国的E.Reissner和前苏联的D.D.Barkan为代表。防护工程（protective construction)：二次世界大战以后。地震工程（earthquake engineering)：60 年代以后，随几次大地震的发生，迅速发展。
我国的土动力学发展较晚, 1961年我国岩土学科创始人黄文熙先生率先发表了有关饱和砂土地基及土坡液化稳定分析成果,标志着土动力学这门学科在我国的兴起。1966年我国邢台地震和1976年我国唐山地震等许多实践课题促进了这门学科的迅速发展。
地震作用下土的性状

地震时土的力学状态如果用应力应变来表示地震作用力的大小，地震属于中变形和大变形开始阶段
§1.2 动荷的类型及其对土体的作用特点
1、与静荷载区别加荷时间：爆炸荷载的加荷时间几个毫秒，一般动力荷载百分之几秒或零点几秒。周期效应：多次反复施加。应变大小 <10-3 在动荷条件下研究 > 10-3在静荷条件下研究
动力与静力的区别在于动力必须具备三个充要条件： 1.力的作用是循环往复的。 2.力的作用结果应当是导致受力物体的波动变形或质点的往复位移。 3.力的作用伴随着交变的加速度。
分析了诸如试验方式、剪应力幅值、超固结比等因素的影响，而Matsui的研究则较多地关注了孔隙水压力的发展变化，分析了残余孔压与剪应变之间的相互关系以及循环荷载作用历史对剪切特性的影响。Ba1igh曾给出一个较为完善的循环荷载作用下的固结理论。

土动力学(第1章)-16页文档资料

14.01.2020
水利与建筑工程学院
12
土动力学的研究途径
土动力学问题的研究，必须建立在土力学、地震工程学、结构动力学、土工抗震学等一系列学科的基础上，并且充分运用现有室内外试验量测技术，广泛积累原型观测和工程实录资料，作出理论联系实际的分析，建立科学的理论方法。目前解决这一问题的途径有：
14.01.2020
水利与建筑工程学院
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土动力学的任务
土动力学的任务在于探求动荷载作用下土变形强度特性变化的规律性，应用近代力学的原理，分析土工建筑物及建筑物土质地基在各种动力影响下的变形稳定性和强度稳定性。
14.01.2020
水利与建筑工程学院
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土动力学涉及的内容
土动力学研究的内容包括土的动力特性和土体的动力稳定性（包括土与结构物相互作用）两大部分。一般说来，土动力学研究的问题可以包括：
在土动力学的研究中，常根据主要的动荷作用特点，基本上可以分为以下三类问题：
①单一的、单脉冲荷载问题，如爆破引起的动力作用；
②多次重复的微幅振动问题，如机器基础引起的振动作用；
③有限次的、无规律的振动问题，如地震引起的振动问题。
14.01.2020
水利与建筑工程学院
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水利与建筑工程学院
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动荷载对土体的作用特点
不同原因引起的动荷载具有不同的作用特点，这要从动荷载作用的基本要素（即振幅、频率、持续时间和波形的变化）来分析。各种动荷作用的共同特点是它的大小随时间而发生变化，必须注意动荷在变化过程中的两种效应：
①速率效应，即荷载在很短时间内以很高的速率施加于土体所引起的效应；
互作用；从简单应力状态，到复杂应力状态；从室内试验，到现场试验和模型试验。

《土动力学测试》课件

案例三
总结词
核电站建设项目的土动力学数值模拟
详细描述
该案例介绍了某核电站建设项目的土动力学数值模拟分析，通过建立数值模型，模拟核电站周围土体的动力响应和稳定性，为核电站的安全建设和运营提供技术支持。
CHAPTER 06
土动力学测试的未来发展与挑战
新型测试设备与技术的发展趋势
智能化测试设备
感谢您的观看
土动力学在土木工程、地震工程、交通工程等领域具有重要意义，是保障工程安全的重要基础。
土动力学的研究内容与目的
研究土的动力特性，包括土的动剪切模量、阻尼比、动强度等。
研究土的动力响应，如地震、车辆等动荷载作用下土体的位移、
应力、应变等。
研究土的液化、震陷等现象，提出相应的防治措施。
土动力学的应用领域
《土动力学测试》 PPT课件
目录
• 土动力学概述 • 土动力学测试方法 • 土的动力学特性 • 土动力学测试设备与技术 • 土动力学测试案例分析 • 土动力学测试的未来发展与挑战
CHAPTER 01
土动力学概述
土动力学的定义与重要性
土动力学是研究土体在动荷载（如地震、波浪、车辆等）作用下的应力、应变、强度和稳定性等特性的学科。
地震工程
研究地震作用下土体的稳定性，预测地震造成的土体震陷和
液化。
交通工程
研究车辆荷载作用下土体的动力响应，评估道路和桥梁的安全性。
ห้องสมุดไป่ตู้水利工程
研究波浪、水流等动荷载作用下土体的稳定性，设计合理的防波堤、水坝等工程结构。
核废料处理
研究核废料处理设施周围土体的动力响应，确保核废料处理
设施的安全性。
土的动剪切模量

土动力学简介及其研究进展

技术及土与结构物相互作用的现状及进展进行了阐述。本文着重对土体动力本构模型，动力分析，动力测试技术进行了较详细的介
绍，并对各种方法的优缺点进行了比较和详述。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｇｉｖｅｓａｂｉｅｒｆｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏｓｏｉｌｄｙｎａｍｉｃｓｗｈｉｃｈａｂｒａｎｃｈｓｃｉｅｎｃｅｏｆｓｏｉｌｍｅｃｈａｎｉｃｓ．Ａｓａｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ
ｓｕｂｊｅｃｔ，ｓｏｉｌｄｙｎａｍｉｃｓｉｓａｓｃｉｅｎｃｅｗｈｉｃｈｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｓｏｉｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｏｉｌｕｎｄｅｒｔｈｅｍｏｖｉｎｇｂｅａｉｒｎｇ ’ Ｓ
ｅｆｆｅｃｔ．ｒｈｉｓｐａｐｅｒｓｅｐａｒａｔｅｌｙｅｌａｂｏｒａｔｅｓｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｇｒｅｓｓｔｏｓｏｉｌｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃ．ｓｏｉｌｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌｉｎＣｈｉｎａａｎｄｏｖｅｒｓｅａｓａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓ，ｄｙｎａｍｉｃｔｅｓｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｏｉｌａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｈｉｎｇｍｕｔｕｌａｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｅｓｏｉｌｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌ，ｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｄｙｎａｍｉｃｔｅｓｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｍｉｌ，ａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｃｏｍｐｒｅａｄ．

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2013-12-15
土动力学
动荷载作用对工程建筑的影响

引起结构物振动破坏地基动力机器引起基础过大的振幅（甚至共振）高层建筑（20～30层）在软基上容易损坏，而低层建筑（5～6层）在硬基上反而比较容易损坏
土动力学
2013-12-15
地震工程中的土体

土体不仅指土材料，还包括土的分布和几何尺寸基岩的地震剪切波通过土层向上传播，引起土层表面的运动，产生对基岩运动的位移、速度和加速度反应。根据土柱的横向振动理论，土柱顶点对基岩运动的反应与土柱的自振特性有关
土动力学
2013-12-15

土柱的自振圆频率

n=1,3,5…… 由公式中H可知土层表面对基岩地震运动的反应不仅取决于土的力学性质，还取决于土层的几何尺寸
土动力学
n ＝ 2H
G

2013-12-15

因为结构体系的地震反应取决于体系的质量和刚度分布，因此靠近建筑物或斜坡的点的地震反应也必将受到土的动力学特性和土层几何尺寸的影响
2013-12-15
土动力学

近期发生的地震基本上处在环太平洋的西部和欧亚地震带上，而这两个地震带都是老的地震带，同时又都位于几大板块的边缘。这些地震的发生意味着板块的积压，板块撞击，因为地球是由几大板块构成的，在它的边缘上发生一些重大地震，意味着这些板块确实是在运动，在活动，它的运动和活动标志着整个地球的深部可能有动力源在活动。
2013-12-15
土动力学
3、不规则荷载

荷载随时间的变化没有规律可循，如地震荷载。
2013-12-15
土动力学
地震应力的统计性质

T=0.2～1.0s 持续时间和主要作用次数与震级有关，震级越大，t和N值越大每个脉冲的波形更接近于正弦变化的曲线
2013-12-15
土动力学
第三节动荷载对地基土的影响

当动荷载很小时，土颗粒之间的联结几乎没有遭到破坏，土骨架的变形能够恢复，并且土颗粒之间相互移动所损耗的能量也少，土处于理想的弹－粘性力学状态随动荷载增大，颗粒之间的联结遭到破坏，土骨架产生不可恢复的变形。土颗粒之间相互移动所损耗的能量增大，土越来越表现出非弹性或塑性性能当动荷载增大到一定程度时，土颗粒之间的联结几乎完全破坏，土处于流动或破坏状态
土动力学
2013-12-15

中国是一个多地震的国家。 20世纪以来中国共发生

8级以上大震9次 7～7.9级地震99次 6～6.9级地震470余次 4.8级以上地震3800余次
2013-12-15
土动力学

20世纪以来中国陆地地震活动经历了四个活跃期，目前正处于第五个活跃期。期间可能发生多次7级以上的强震，强震的主体地区在中国西部。
2013-12-15 土动力学

简谐荷载是工程中常用的荷载简谐荷载与地震荷载的区别

振幅几乎不变周期不变持续作用次数大非周期性峰值可能不同荷载总是动静荷载的组合

现场实际荷载与简谐荷载的差别

2013-12-15
土动力学
若干个振幅和周期各不相同的的简谐荷载可相互叠加，组成一般性的周期荷载。
土动力学

1964年新泻地震造成房屋倾斜
2013-12-15
土动力学
土动力学的发展是不平衡的

研究的荷载来源各不相同对各种实际问题要求解决的迫切程度不同
2013-12-15
土动力学
地震

最新的地震报道北京时间2005年10月8日 11时50分，在巴基斯坦（北纬34. 4度、东经73.6度）发生7.8级地震，震中位于巴基斯坦北部巴控克什米尔山区，距首都伊斯兰堡约90公里，距我国和巴基斯坦边境线约300公里。巴基斯坦官员11月8日宣布，巴基斯坦在南亚大地震中的死亡人数已经达到8．735万人。

1、周期荷载（cyclic loading）
以同一振幅和周期往复循环作用的荷载称为周期荷载。周期荷载的最简单形式是简谐荷载（harmonic loading）。简谐荷载随时间t的变化规律可用正弦或余弦函数表示。（2-2）
半周期内的峰值荷载P0，称为振幅。双幅值2P0指在周期T内荷载变化的最大幅度。
菲律宾地震

2003年5月27 号凌晨2点多，印尼东北部地区发生里氏6.4 级地震。此次地震的震中位于印尼马鲁古省的莫罗
土动力学
2013-12-15

从2003年5月1日的土耳其地震开始，到5 月21日的阿尔及利亚地震，到5月26日的日本地震、5月27日的印度尼西亚地震、菲律宾地震，短短的20多天，就发生了5 次六级以上的地震。
土动力学
2013-12-15
研究特点

注重土的室内试验和现场试验研究注重工程经验的研究注重实用的计算分析方法
2013-12-15
土动力学
参考教材

方云等：《土力学》第十章谢鼎义：《土动力学》1988 张克绪等：《土动力学》1989
2013-12-15
土动力学
第二章动荷载特性
土动力学
2013-12-15
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土动力学
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土动力学
地震

2005年3月20日日本福冈以西当地时间上午10点53分发生里氏7级强烈地震，至20 日晚上9点止共发生83次余震。伤亡人数超过500人，许多房屋被毁。
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土动力学
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土动力学
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土动力学
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土动力学
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土动力学

据介绍，伊朗地震灾害频发，全境共分布4条地震带，其中最长最宽的一条从土耳其、伊朗边境地区起，经过首都德黑兰，向东延伸数百公里。更糟糕的是，德黑兰地下还分布着北、南、东3条断层。目前德黑兰小震不断。近年来德黑兰周围地区发生了数起较大地震，2002年6月 22日凌晨加兹温发生了里氏6.3级的地震， 200多人在地震中丧生。
土动力学
soil dynamics
主讲方云
2013-12-15
土动力学
第一章绪论

土动力学是研究各种动荷载作用下土的变形强度特性及土体稳定性的一门学科土力学中“stress”一词原定义包括“静的”（static)和“动的”（dynamic)应力，但传统土力学中通常仅意味静应力
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（2-3）
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土动力学
2、冲击荷载

冲击荷载是一种瞬时荷载，强度大，持续时间短。
（2-4）
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土动力学
两个特点

只有一次脉冲作用作用持续时间短（ms），压力升高速率大
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土动力学
多脉冲瞬时动荷载
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土动力学
打桩引起的地表垂直加速度轨迹
土动力学
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ABCDEFG各点与基岩地震运动的时程曲线明显不同

1、土体的放大效应
各点a max 1 基岩a max

2、各点f与基岩不同，加速度反应谱不同
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土动神户地震

1995年1月17日凌晨5时47分日本神户发生里氏7.2级地震，延续时间20秒城市直下型活断层地震经济损失1000亿美元死亡6000多人，负伤3万多人房屋毁损99515栋路面开裂，地基变形，铁道弯曲，列车脱轨，港口破坏，拦腰折断的大楼倒下来将道路隔截，断裂的高速公路从几十米高处塌落下来
土动力学
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如果运动在相同的时间间隔内重现，就称为周期运动。运动重现一次称为一个循环。单位时间内所完成的循环数，称为频率
f
2
Hz

完成一个循环所需要的时间，称为周期，以T 表示。 1 2 T (2 - 1)
f

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土动力学
动荷载可以分为三种类型
土动力学
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伊朗地震专家预测，未来几年里，德黑兰发生 7级左右地震的可能性极大。德黑兰建筑物的抗震性能令人担忧。德黑兰建有160万套住房，其中70万套属危旧住房。日本的地震专家经过实地考察后认为，德黑兰大部分建筑不符合抗大地震的要求，如果德黑兰发生7级地震，将有约50万套住房倒塌，55%的建筑受损，财产损失相当于伊朗国民收入的22%，将有38万人丧生，国家将陷于瘫痪。
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土动力学
第一节动、静问题的区别

加荷速度

T/4>几十秒静力学问题 T/4<几十秒动力学问题微小应变范围（<10-5) 中等应变范围（10-5~10-3) 大应变范围（>10-3)

应变范围

循环效应
土动力学
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第二节动荷载特性

荷载的大小、方向、作用位置随时间而变化，且荷载对作用体系的动力效应不可忽略。这样的荷载称为动荷载（dynamic load）。动荷载的性质用振幅（amplitude vibrition）、频率（frequency）和持续作用时间（duration of vibrition）来表示。动荷载的持续作用时间用循环作用次数N 来表示。