均質(zhì)土中部分埋入承臺-單樁系統(tǒng)瞬態(tài)波動響應(yīng)研究.pdf

1、樁基礎(chǔ)被廣泛應(yīng)用于各種具有高承載力要求的工程構(gòu)筑物，對于樁基的質(zhì)量檢測，目前已有較為成熟的研究成果，并在工程實踐中得到廣泛應(yīng)用。對橋梁、碼頭和海洋平臺以及已有結(jié)構(gòu)物下的樁基的研究還比較少，當(dāng)已有結(jié)構(gòu)物的樁基受到樁基或使用時間較長，要對其安全性、完整性進行檢測時往往有較大困難，而這類樁基可以簡化為部分埋入承臺-單樁系統(tǒng)，對其施加斜向激振力來研究。本文利用回傳射線矩陣法對均質(zhì)土中部分埋入承臺—完整單樁系統(tǒng)、變截面單樁系統(tǒng)、變模量單樁系統(tǒng)在斜

2、向激振作用力下的時域響應(yīng)進行了研究。
　　首先研究均質(zhì)土中部分埋入承臺—完整單樁系統(tǒng)的瞬態(tài)波動響應(yīng)，樁與土相互作用采用Winkler地基模型，用一個彈簧和一個與速度有關(guān)的阻尼器以平行方式耦合來模擬樁土之間的相互作用，考慮土體阻尼和樁身材料阻尼，樁材阻尼為粘性阻尼，與樁身的應(yīng)變速度成正比，建立縱波波動方程。撓曲波在樁土系統(tǒng)中傳播，樁與土相互作用采用Winkle-r模型。選擇Timoshenko梁理論為撓曲波在樁土系統(tǒng)（或桿件）中的傳

3、播模型，建立撓曲波波動方程。對均質(zhì)土中部分埋入承臺-完整單樁系統(tǒng)在斜向沖擊力作用下的初期瞬態(tài)響應(yīng)進行了研究，利用回傳射線矩陣法，研究激振力方向（水平作用、斜向作用）對接收點的瞬態(tài)波動響應(yīng)的影響，進一步分析激振力作用的角度、樁身材料阻尼大小、樁的外露長度對接收點瞬態(tài)響應(yīng)的影響。研究表明斜向作用力與水平方向的夾角越大，軸向速度波波幅越大，橫向波、剪力波、彎矩波波幅越小；樁的外露長度對反射波影響較小。
　　其次，研究均質(zhì)土體中部分埋入承

4、臺-變截面單樁系統(tǒng)在斜向沖擊力作用下的瞬態(tài)波動響應(yīng)，利用回傳射線矩陣法，對部分埋入承臺—變截面單樁系統(tǒng)在斜向沖擊力作用下的軸向速度波、橫向速度波、剪力波、彎矩波進行了計算分析，將部分埋入承臺—完整單樁系統(tǒng)和變模量單樁系統(tǒng)的時域響應(yīng)曲線進行了對比；進一步分析了缺陷長度、缺陷程度、缺陷埋深、脈沖寬度等因素對接收點瞬態(tài)波動響應(yīng)的影響。研究表明均質(zhì)土中部分埋入承臺-缺陷單樁系統(tǒng)的波動響應(yīng)與完整單樁系統(tǒng)有較大區(qū)別；均質(zhì)土中部分埋入承臺-擴頸單樁系

5、統(tǒng)和縮頸單樁系統(tǒng)在缺陷單元節(jié)點處的反射波波的方向相反；缺陷程度越大，缺陷單元節(jié)點的反射波波幅越大；缺陷埋深越大，缺陷單元節(jié)點的反射波到達(dá)接收點的時間越遲。
　　再次，用減小楊氏模量的方法來模擬樁身離析，對部分埋入承臺—變模量單樁系統(tǒng)在沖擊力作用下的初期瞬態(tài)響應(yīng)進行了研究，將均質(zhì)土中部分埋入承臺-完整單樁系統(tǒng)和變模量單樁系統(tǒng)的時域響應(yīng)曲線進行了對比；進一步分析了缺陷長度、缺陷程度、缺陷埋深、缺陷長度、脈沖寬度等因素對接收點瞬態(tài)波動響