豎向簡諧荷載下橋梁基樁動力屈曲分析.pdf

1、對于跨越山谷或大江大河的公路鐵路大橋、城市高架橋以及海洋平臺等重大工程，高承臺樁基由于其承載力高、圬工小、便于施工等優(yōu)點，成為這些結構的首選基礎形式。然而此類高承臺樁基，由于其樁頂自由長度較大，在靜力荷載(上部結構及基礎本身自重等)及動力荷載(車輛或動力設備在運行過程中所產生的沖擊力與制動力，以及風荷載、波浪荷載或地震作用等)同時作用下，可能產生較大的動位移，甚至屈曲破壞，由此引起的工程事故常具有突發(fā)性且后果嚴重。如何分析動荷載作用下樁

2、基的動力特性，成為一個具有重要理論與工程實際意義的熱點課題。由于樁基動力問題的復雜性，本文僅針對豎向簡諧荷載作用下單樁穩(wěn)態(tài)振動的頻域問題和不穩(wěn)定振動的參數(shù)共振問題進行探討。
　　為此，首先基于三維連續(xù)介質模型，通過Laplace變換將樁-土的豎向振動時域問題變換為穩(wěn)態(tài)振動的頻域問題，求得均質土中穩(wěn)態(tài)振動時樁頂?shù)膭恿ψ杩?、位移及速度頻域函數(shù)，再通過傅里葉逆變換和卷積定理，得到時域響應的半解析解。在此基礎上，結合算例的對比分析表明，樁

3、身長徑比、埋置率及樁-土波速比對樁頂動力響應的影響較大，其他參數(shù)的影響則較小。
　　鑒于工程中樁周土的非均勻性及樁端約束的不確定性，基于三維連續(xù)介質模型，綜合考慮樁端土的應力擴散效應和樁周土體的弱化效應，導出高承臺基樁樁頂?shù)膭恿ψ杩?、位移及速度頻域函數(shù)，并經傅里葉逆變換和卷積定理，得到對應時域響應的半解析解。進而結合算例探討發(fā)現(xiàn)，樁端土應力擴散角取值大小對樁頂動力響應的影響隨樁周土施工擾動程度的增大而越顯著。
　　其次，為探

4、討基樁的豎向振動穩(wěn)定性，引入能量法和Hamilton原理，分別按m法、C法考慮樁側土的水平抗力，基于簡化的樁身撓曲函數(shù)建立出豎向簡諧荷載下樁身動力穩(wěn)定性的Mathieu方程，采用三角級數(shù)求解獲得了基樁發(fā)生參數(shù)共振時不穩(wěn)定區(qū)域邊界的近似解。由此進行的算例對比分析表明，隨樁-土體系中樁身長徑比的增加、埋置率的減小、自由長度的增加及樁周土強度的降低，樁身動力不穩(wěn)定區(qū)域將增大，而固定荷載P0的影響則較小，這一影響規(guī)律與工程實際吻合較好。