饱和土层中桩—土耦合纵向振动研究

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桩基由于其具有承载能力高、稳定性好、基础沉降及差异变形小、抗震性能好以及能适应各种复杂的地质条件等特点而在各种工程领域中得到广泛应用,同时也使得对桩基力学特性、尤其是动力学特性成为工程师和研究人员非常关注的问题。本文基于饱和多孔介质理论和桩-土耦合作用的连续介质模型,在频率域内研究了饱和粘弹性土层中端承桩、悬浮桩的纵向振动特性。主要工作如下: 1、饱和粘弹性土层中端承桩的纵向振动。建立了饱和粘弹性土层中端承桩在简谐荷载下的动力学模型,利用势函数和分离变量法,得到了饱和土层的纵向振动解,根据桩-土耦合振动时的应力、位移连续性条件,得到了频率域内饱和土中端承桩的解析解,研究了各参数对桩头复刚度的影响,结果表明:径长比、桩-土模量比等对桩项复刚度有重要影响。 2、饱和粘弹性土层中悬浮桩的纵向振动。通过将悬浮桩底部下部土体等效为一虚拟桩,将原桩和虚拟桩组成一组合桩,利用前一章所得的结果和两桩之间的连续性条件得到了频率域内悬浮桩的半解析解。研究了各参数对桩头复刚度的影响,并将退化结果与端承桩结果做了比较,结果表明:径长比、模量比、桩长与土层厚度比等对桩头动刚度和动阻尼影响较大;而流固两相作用系数对动刚度和动阻尼的影响较微弱。 3、考虑横向惯性效应的饱和粘弹性土层中悬浮桩的纵向振动。根据Rayleigh-Love杆理论,考虑了桩基的径向位移,得到了频率域悬浮桩的半解析解,并与Euler杆模型的结果进行了比较分析。结果表明:随着桩径长比的增大,横向惯性效应越强,两者的差别愈加明显;由于考虑了桩的径向位移,对于直径较大的桩,采用Rayleigh-Love杆模型比Euler杆模型更加合理。
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