復(fù)雜非均質(zhì)土中樁土豎向振動(dòng)理論研究.pdf

1、本文分析了非均質(zhì)土中縱向振動(dòng)荷載作用下樁的動(dòng)力響應(yīng)問題?；谕馏w及樁的本構(gòu)關(guān)系，建立非均質(zhì)土體平面的或三維軸對稱的波動(dòng)方程及一維粘彈性或彈性樁的波動(dòng)方程，再引入邊界條件以及樁-土接觸條件，采用解析的方法求解樁-土動(dòng)力振動(dòng)方程，由此建立了非均質(zhì)土體的復(fù)剛度傳遞平面應(yīng)變模型以及三維軸對稱連續(xù)介質(zhì)模型，較系統(tǒng)和深入地研究了彈性樁或粘彈性樁與非均質(zhì)土在縱向振動(dòng)力作用下的動(dòng)力耦合振動(dòng)問題。主要工作和創(chuàng)新成果包括： 1.在考慮土體徑向非均質(zhì)

2、性情況下，利用平面應(yīng)交土體模型，結(jié)合邊界條件對黏彈性土體從外至內(nèi)通過復(fù)剛度傳遞，求得土體與樁接觸面上的復(fù)剛度，進(jìn)而推導(dǎo)得到單樁樁頂受縱向激振力作用下的樁振動(dòng)方程的頻域表達(dá)式，再利用卷積定理和Fourier逆變換得到樁頂?shù)臅r(shí)域響應(yīng)半解析解?；谒媒鈱?土耦合振動(dòng)的機(jī)理以及土體動(dòng)力反應(yīng)特性進(jìn)行研究，重點(diǎn)研究了土體的非均質(zhì)性對樁-土動(dòng)力特性的影響。研究表明，土體的非均質(zhì)性對樁.土動(dòng)力特性有著明顯的影響，考慮土體非均質(zhì)性十分必要。

3、2.在考慮土體徑向非均質(zhì)性情況下再考慮縱向成層性，利用復(fù)剛度傳遞平面應(yīng)變土體模型求得縱向不同性質(zhì)樁側(cè)土層的復(fù)剛度，進(jìn)而對各段變截面粘彈性樁身從下往上逐段推導(dǎo)得到單樁樁頂受縱向激振力作用下的樁基振動(dòng)的頻域響應(yīng)解析解以及時(shí)域半解析解。通過對土體參數(shù)研究，得出了雙向非均質(zhì)土中樁頂動(dòng)力響應(yīng)的特性。 3.在三維軸對稱條件下利用連續(xù)介質(zhì)理論研究徑向非均質(zhì)土中樁-土的縱向振動(dòng)問題.對任意圖層完全連續(xù)土體動(dòng)力平衡方程由外而內(nèi)逐圈層求解，進(jìn)而利用

4、樁-土完全耦合條件求解樁動(dòng)力平衡方程，得到樁頂?shù)念l域響應(yīng)解析解和時(shí)域響應(yīng)半解析解。在此基礎(chǔ)上，研究了雙向非均質(zhì)土中粘彈性支承樁受縱向動(dòng)力荷載作用下的響應(yīng)問題，得到了樁基振動(dòng)的頻域解析解和時(shí)域半解析解。對樁身變阻抗性質(zhì)和土體非均質(zhì)的研究，用以揭示非均質(zhì)土中變截面樁的振動(dòng)特性。 4.對徑向非均質(zhì)土體中復(fù)剛度傳遞的多圈層平面應(yīng)變模型、多彈簧串聯(lián)的多圈層平面應(yīng)變模型和精確的三維連續(xù)介質(zhì)模型進(jìn)行對比研究，發(fā)現(xiàn)復(fù)剛度傳遞的多圈層平面應(yīng)變模型

5、和精確的三維連續(xù)介質(zhì)模型在絕大多數(shù)情況下計(jì)算結(jié)果比較接近，而采用多彈簧串聯(lián)的多圈層平面應(yīng)變模型的結(jié)果誤差較大，說明復(fù)剛度傳遞平面應(yīng)變模型具有足夠高精度，可以用相對簡單的復(fù)剛度傳遞平面應(yīng)變模型代替復(fù)雜的連續(xù)介質(zhì)模型進(jìn)行樁-土動(dòng)力研究。 5.通過對樁底支承的研究，提出了虛土樁模型，把樁底有限層土體對樁基的支承作用模擬為一段土柱，土柱與樁完全接觸，從而求得樁頂頻域響應(yīng)解析解和時(shí)域響應(yīng)半解析解。虛土樁法求解樁基動(dòng)力響應(yīng)問題，樁底土支承直