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考虑土竖向波动效应的桩土纵向耦合振动理论

本文从三维轴对称土模型出发,较系统地对考虑桩周土竖向波动效应、任意桩底支承边界条件下、成层粘弹性土中完整桩及变阻抗桩与土纵向耦合振动理论及其工程应用进行了研究。主要工作包括:1、在考虑桩周土三维波动条件下,对滞回阻尼、粘性阻尼单层均质土中桩土纵向耦合振动问题进行了解析研究,分别得到桩顶位移、速度频域响应以及复刚度的严格解析表达,以及半正弦脉冲激振力作用下桩顶时域响应半解析解。基于所得解对桩土动力耦合作用的内在机理、粘弹性土层动力反应特性进行了分析,并重点讨论了桩侧土不同形式材料阻尼对桩顶动力响应的影响。研究表明,对于桩顶响应,桩侧土的粘性材料阻尼呈现出与滞回阻尼明显不同的影响特点。2、对刚性支承、有限厚度土层支承和半无限空间支承三种桩底部支承情况下桩底支承复刚度和桩周土底分布支承复刚度的解析表达及其特性进行了推导论证,通过假定桩底土为与桩等截面的土柱推导求得有限厚土层支承条件下桩底支承复刚度的解析解,并据此分析了不同底部支承边界  (本文共164页) 本文目录 | 阅读全文>>

《地震工程与工程振动》2006年04期
地震工程与工程振动

成层粘弹性土中桩土耦合纵向振动时域响应研究

引言桩基振动理论是桩基抗震、防震设计的基本依据,也是各种桩基动测方法的理论基础。对此进行深入研究,具有重要的理论价值和实践意义。几十年来,学者们分别采用解析法、半解析半数值解法、数值法[1~15]对桩基振动理论进行了广泛研究,研究领域涉及从频域到时域响应,从单桩到群桩,从纵向振动、横向振动到扭转振动,线性到非线性等多个方面,发展迅速并取得众多成果。近年来,桩基动力瞬态时域响应以其普遍的适应性已成为桩振动理论研究的一个新趋势。由于桩土动力耦合作用机理的复杂性,在以往桩基振动解析方法研究中,学者们往往采用简化的土作用模型来研究桩基振动问题,其中,以动力W inkler模型[1~3]和平面应变简化模型[4~5]最为常用,可以看到,这2种模型忽略了土层间的联系和土层内部竖向应力梯度的变化,波只能水平向传播,无法考虑桩与三维土层的动力耦合作用,不能反映桩周土的三维波动效应,在应用时带来误差[11]。因此,相比之下,采用更严格的三维粘弹性土...  (本文共7页) 阅读全文>>

《工程力学》2007年03期
工程力学

考虑桩土耦合作用时桩基扭转振动特性研究

桩基振动理论是桩基础抗震、防震设计的基本依据,同时也是桩各种动态测试方法的理论基础。近几十年来,桩基振动理论研究得到了飞速发展,研究范围从频域响应到时域响应,从单桩到群桩,从纵向振动到横向振动、扭转振动,桩周土从线性到非线性,从单层到多层等多个分支领域。解析法、半解析法、有限元法及边界元法等各种解析和数值求解方法也被广泛应用[1~12]。在桩基振动理论解析法研究中,基于Winkler假定和Novak提出的平面应变假定及其演化理论形148工程力学式的简化连续介质土模型[2],以其简便实用的特性应用最为广泛,应用范围既涉及与桩基设计相关的单桩、群桩桩顶频域、时域响应理论研究[1~6],也广泛涉及桩基质量动态测试分析的理论研究与实践工作[12]。其中,有代表性的工作有,Militano G和Rajapakse R K N D(1999)[3]依据平面应变假定对多层土中桩的纵向和扭转振动特性进行的理论研究。国内王奎华、王腾、刘东甲[5,...  (本文共7页) 阅读全文>>

武汉理工大学
武汉理工大学

考虑桩土效应下高速列车运行对高层建筑的振动影响研究

交通拥挤阻碍着城市的发展,为了解决这一问题,我国加大了对高速铁路和城市轨道交通建设,轨道交通也因为其方便、安全、快捷等优点,成为人们出行方式的首选。但在方便人们出行的同时,运行列车对周围环境也产生了强烈的振动影响,这种振动作对结构的舒适性和耐久性造成了影响,甚至会影响结构的安全性,严重干扰了人们的工作、生活和学习,逐渐引起人们的关注。为了解决此类问题,要对振源、传播途径和受振结构进行分析研究。本文基于对轨道交通系统产生振动的机理、振动的传递和周边结构振动响应特性进行深入的研究,既可以解决铁路轨道沿线受振动影响的问题,也可以为轨道交通系统的规划设计和鉴定评估提供参考和依据。通过对环境振动的理论分析,基于子结构法的思想,把列车-轨道-轨枕-大地-基础-结构体系分为列车-轨道-轨枕-大地体系和轨道-轨枕-大地-基础-结构体系。在考虑桩土相互作用非线性接触的关系下,通过有限元分析软件ANSYS建立起轨道-轨枕-大地-基础-结构体系的有限...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

合肥工业大学
合肥工业大学

长江大跨UHV塔基桩土变形协调机制及其应用研究

地基稳定性问题是指在建筑物荷载作用下,地基土体能否保持稳定。若地基稳定性不能满足要求,地基在构筑物荷载作用下将产生局部或整体剪切破坏,这种破坏将影响构筑物的安全与正常使用。特高压长江大跨输电塔基施工难度大、沉降变形控制严,尤其对于河相特殊的地质环境,沉降控制至关重要。因此对于特高压大跨输电塔塔基特别是地形复杂的长江岸边输电塔塔基施工影响的研究具有积极的意义。基于桩土变形协调思路,本文针对灵州到绍兴±800kV特高压直流输电线路长江大跨塔基工程,在桩基础施工已经完成的前提下研究了特高压大跨塔基桩土变形协调机制及桩基优化,在分析论证了原有设计方案存在很大安全风险的前提下并提出了两种加固优化方案,研究成果表明:(1)原有设计基础无法满足约300t的施工荷载要求,施工可能导致铁塔倾斜、沉降、失稳破坏等风险,很有必要对塔基进行加固处理。(2)塔基桩土变形协调破坏主要表现为前期工况桩以贯入式切入土体,随荷载增大逐步变更为浅部土体和基础结构受...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>

《科技通报》2003年06期
科技通报

桩土耦合纵向振动时桩顶频域响应积分变换解及应用

0 引 言桩基振动理论是动力荷载作用下桩基础设计以及各种动力试桩方法的理论基础.近几十年来,人们采用各种如有限元、边界元[1]等数值的或基于简化连续介质模型[2]和动态Winkler假定[3~5]的解析、半解析的方法对此进行了研究.但可以看到,在这些方法中,有限元与边界元等数值分析方法虽然功能强大适应性强,但对于设计以及工程实践费工费时而且复杂,而基于简化连续介质土模型的解析理论研究,虽然可近似考虑桩土的三维波动和辐射阻尼,具有一定的理论基础和实用性,但由于该方法不考虑土体中应力、位移沿 Nov.2003BULLETINOFSCIENCEANDTECHNOLOGY深度的变化,且没有考虑桩土的耦合作用,理论上过于粗糙.而将桩周土对桩的作用简化为动态Winkler模型的研究,由于该模型对土层作用简化所造成的局限,导致该法不能从机理上反映桩土的三维波动效应和耦合作用,模型参数也往往带有经验性,只能靠反演或近似等效来确定,给该理论在实践...  (本文共7页) 阅读全文>>