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統(tǒng)一強度理論在土木水利工程中的應用論文
摘 要：隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代化智能手段的不斷進步，關于土木水利工程項目中的統(tǒng)一強度理論的研究也越來越深入，本文將結合統(tǒng)一強度理論的概念以及力學模型展開分析，進而探索統(tǒng)一強度理論在各種土木水利工程項目當中的具體應用，希望可以進一步了解我國統(tǒng)一強度理論的發(fā)展現(xiàn)狀，并且采用理論聯(lián)系實踐的方式，加深對統(tǒng)一強度理論的應用理解。
關鍵詞：統(tǒng)一強度理論；土木水利工程；應用。
前言：關于強度理論的研究，一直都是土木工程項目中各種材料結構分析的重點和難點，選擇不同的強度理論會造成不同的工程項目問題，而統(tǒng)一強度理論的提出，將過去許多強度理論融合在了一起，進而形成一種更為深刻、研究范圍更為廣泛，效用更加強大的強度理論體系，用更清晰的線性數(shù)學表達方式，展現(xiàn)出了結構材料的特點。
一、統(tǒng)一強度理論的概念。
1991年，我國西安交通大學土木工程系著名教授俞茂宏同志創(chuàng)造性地提出統(tǒng)一強度理論公式，并且將它稱為廣義的雙剪強度理論，這種雙剪強度理論能夠重新服從Tresca屈服準則，在統(tǒng)一強度理論當中，他發(fā)現(xiàn)了外凸理論中的外邊界上限，同時和Mohr Coulomb強度理論一起劃定了外凸理論中的內(nèi)邊界也就是下限，而且從理論上來講，不會有任何外凸極限面能夠小于一般的單剪極限面，同理可知，所有的統(tǒng)一強度理論中的極限面也是外凸極限運行軌跡的上限，不會有外凸極限面可以超過雙剪極限面的邊界。
二、統(tǒng)一強度理論的力學模型和極限面。
從俞茂宏老師所設計的雙剪單元體模型當中可以得知，所謂的雙剪單元體應該是一個非常完美的正交八面體，在八面體的八個面上都分別作用著相同的兩組主剪應力以及相同的正應力，同時和雙剪力學模型相配套的是兩個數(shù)學方程式組織下的數(shù)學建模模型。統(tǒng)一強度理論是一種新創(chuàng)立的理論，它的數(shù)學公式是最新的，在具體的力學模型建構上和傳統(tǒng)的強度理論并不相同，統(tǒng)一強度理論把復雜的作用應力中的常變量轉(zhuǎn)化成為了主剪應力，在三個主剪應力當中有兩個獨立量，其中最大的主剪應力是另外兩個主剪應力相加所得到的，應用這種雙剪模型的思考方式，可以建構出相同的單元體模型，也就是雙剪理論力學模型。而關于極限面的分析，主要會在具體的主應力空間、π平面空間以及平面應力狀態(tài)下進行思考，從線性理論基礎推導到非線性統(tǒng)一強度理論，在b值不同的狀態(tài)下，可以得到不同的極限面，極限面在和不同的π平面相交的邊界叫作極限線。
三、統(tǒng)一強度理論在土木水利工程中的具體應用。
�。ㄒ唬┎牧辖Y構解析。
在具體的土木水利工程當中，統(tǒng)一強度理論被應用在了土木材料結構的解析當中，自從俞茂宏老師的統(tǒng)一強度理論提出以后，關于巖石結構強度的解析開始采用了雙剪強度理論以及統(tǒng)一強度理論針對巖石材料的抗拉抗壓強度進行結構分析，探討不同性質(zhì)材料的土木結構極限，從而推算出一系列材料結構像是地基、山體斜波、矩形板還有菱形板等材料的極限負荷，得出它們的解析解，并且針對同一強度理論在這些材料結構的解析解以及結構數(shù)值進行了總結，提高了我國材料結構解析水平，更好地探索出了土木結構材料的強度性質(zhì)，降低了結構壓力。
（二）結構數(shù)值分析。
統(tǒng)一強度理論在分析土木水利工程中結構材料間的應力和應變關系時，已經(jīng)被廣泛地應用在了相應的計算機程序當中，雙剪強度理論自身具有奇異性，在對雙剪統(tǒng)一理論進行應用的過程中，需要設計一些專業(yè)的有限元程序，進而將雙剪屈服準則以及統(tǒng)一強度理論設計規(guī)劃到結構數(shù)值分析的程序當中，用來解決土木水利工程當中塑性力學以及工程項目問題，它是一組有序性變化著的線性方程，能夠適應很多種結構材料，因而可以進一步對混凝土板進行分析，超越了其他類型的破壞準則。
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應用雙剪統(tǒng)一強度理論對土木水利工程中的混凝土結構進行化學爆破時，可以對混凝土結構當中的鋼筋板節(jié)點采取沖切破壞的實驗方式，來探究混凝土的沖切強度，運用統(tǒng)一強度理論對混凝土板以及混凝土的扁殼采用塑性絞線理論的分析以及極限分析，在計算出混凝土結構沖切強度的基礎上，再進一步探索混凝土結構中連接面的結構應力。
（四）水利水電項目。
在很多具體的水利水電工程項目當中，統(tǒng)一強度理論被設計成為非線性化的有限元程序，利用計算機電腦操作程序來對水利水電工程進行項目分析，像是對水電拱壩強度裂縫的研究，探索拱壩非線性開裂的過程，拱壩的作用應力曲線，拱壩開裂時的軌跡等，將雙剪統(tǒng)一強度理論使用在我國黃河中上游地區(qū)的大型水利水電工程項目中生產(chǎn)廠房的巖石洞群分析中，研究黃河水電站周圍巖石材料結構的穩(wěn)定性強度，能夠大大提高黃河水利水電工程的生產(chǎn)效益。
而在其他的海洋面結果，臨岸結構的強度探索中可以發(fā)現(xiàn)，統(tǒng)一強度理論還可以被應用在錐面型的冰面荷載研究當中，拓寬了雙剪統(tǒng)一強度理論的適用范圍，在對長江三峽高邊坡工程項目分析中也取得了不錯的研究進展。
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俞茂宏教授在1997年又進一步對土木工程項目中的統(tǒng)一強度理論進行了改進，加強了對土木力學材料的應變軟化研究以及彈塑性模型下的柱狀孔問題計算研究，在土木力學工程項目中，他新提出了統(tǒng)一滑移線場的理論分析，這種理論能夠被應用在很多材料的極限負荷研究當中，在b≠0的情況下，不同結構材料的極限荷載值并不相同，運用雙剪統(tǒng)一強度理論可以了解條形地基工程下的極限荷載值，進而推導出結構材料之間的中間作用應力。
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在對一些比較復雜類型的地下土木工程以及礦山土木工程項目進行分析時，關于柱形孔擴張的問題是需要進一步研究和分析的，在彈性孔擴張時，它所受到的壓力會根據(jù)空間內(nèi)軸對稱的方式，沿著統(tǒng)一特征曲線中的結構材料強度變化而變化，剪脹性和軟化程度固定的情況下，土木結構材料間的作用強度b增大，那么塑性擴孔的壓力也會隨之增大，由統(tǒng)一強度理論可知，在煤層隧道的底板強度分析時，和真實的情況是非常符合的，柱形孔擴張所形成的壓力會造成一系列結果，進而影響到土木礦山工程項目的經(jīng)濟效益。
結論：綜上所述，關于統(tǒng)一強度理論的應用研究具有重要的現(xiàn)實意義和研究價值，在很多土木水利工程項目的實踐分析中，為了更好地保證材料結構間的強度安全，讓土木結構材料能夠發(fā)揮出更好的強度潛力，提高土木水利工程項目的質(zhì)量，運用統(tǒng)一強度理論的美學元素來創(chuàng)造出更多符合現(xiàn)代人們需求的工程項目，進而促進我國各個地區(qū)各類型土木水利工程項目的快速發(fā)展，為社會創(chuàng)造出更多的生產(chǎn)價值。
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