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土体回弹模量、弹性模量、变形模量及压缩模量

2017-11-04 11:22阅读:
本文以土体材料为研究体,阐述了压缩模量、变形模量(杨氏模量)、弹性模量的关系,文中Es--压缩模量;E0--变形模量;E--弹性模量
定义压缩模量也叫侧限压缩模量:是土在完全侧限条件(无侧向)下竖向附加应力与相应竖向应变的比值。(室内试验换算求得) 应用:地基最终沉降量计算的分层总和法、应力面积法等方法中。
变形模量:是在现场原位测得的,是无侧限条件(有侧向)下应力与应变的比值。(现场载荷试验测定)(砂土要用变形模量指标) 【压缩模量和变形模量之间可以互相换算,两者间是倍数的关系,土越坚硬倍数越大,软土则两者比较接近。E0=βEs,理论上Es≥E00≤β≤1,实际可能 E0Es,土的结构性越强或压缩性越小,其比值越大】 应用:弹性理论法最终沉降估算中。
弹性模量:是正应力与弹性(即可恢复)正应变的比值。在计算饱和粘性土地基上瞬时加荷所产生的瞬时沉降时,就要采用弹性模量。〖弹性模量=应力/弹性应变=s/e,它主要用于计算瞬时沉降,用静力法或动力法测定〗 应用:用弹性理论公式估算建筑物的初始瞬时沉降。EEsE0 弹性模量要远大于压缩模量和变形模量(十几倍或更大),而压缩模量又大于变形模量 EsE0的应变为总应变(包括弹性应变和塑性应变)
E的应变只包含弹性应变。
回弹模量:是指路基,路面及筑路材料在荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值。 土基回弹模量:表示土基在弹性变形阶段内,在垂直荷载作用下,抵抗竖向变形的能力,如果垂直荷载为定值,土基回弹模量值愈大则产生的垂直位移就愈小;如果竖向位移是定值,回弹模量值愈大,则土基承受外荷载作用的能力就愈大,因此,路面设计中采用回弹模量作为土基抗压强度的指标。
通常,土基回弹模量由弯沉实验测定。回弹模量和压缩模量有一定的相关性,对于岩石来说,取弹性模量打折成岩体的回弹模量,土体则可以去压缩模量作为回弹模量的估计值弹性模量一般可取为压缩模量的35 上海地区经验一般为2.53.5倍(见同济大学杨敏教授相关论文) ,数值分析时可以适当加大一些。
根据定义可以看出:压缩模量和变形模量的应变为总的应变,既包括可恢复的弹性应变,又包括不可恢复的塑性应变;而弹性模量的应变只包含弹性应变。 通俗讲,回弹模量是建筑上的,比如路面设计中采用回弹模量作为土基抗压强度的指标,一定荷载(重量)作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值;弹性模量多是材料上的,比如塑料,塑料相关的书籍基本都会提到弹性模量。多指拉伸时,材料在弹性变形阶段内(即没有拉断之前),应力与应变的比值。说白点:(回弹模量)第一个是,(弹性模量)第二个是。或者一个是弹性模量,一个是弹性模量。
关系:
土体的弹性和压缩模量的关系
在弹性阶段,E=EoEs1-2μ^2/(1-μ)),土力学上有相关说明。
有经验说是 E=2~5·Es(未考证出处)

以侧限压缩试验为例,推导弹性模量和压缩模量的关系,过程如下:
侧限压缩试验的已知条件:
土体回弹模量、弹性模量、变形模量及压缩模量
须指出,上式弹性模量和压缩模量的关系是基于线弹性假定得到的,但土体并不是完全弹性体。土体的弹性模量通常要远远大于变形模量和压缩模量。
此外,在比较同种材料的回弹模量、弹性模量时,也应该注意不同的应力状态对各自的影响。


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