【摘 要】
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大直径桩因其具有较高的承载力、较小的沉降量、自身刚度大能承受更大的荷载等特点,被广泛应用在各类基础工程中。大直径截面尺寸较大,在动荷载下不可忽视波的三维波动问题,本文进行了考虑桩身三维波动效应下大直径桩-土模型研究,建立了合理的桩身、桩侧土、桩端土动力相互作用模型,通过理论解析计算、ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟和室内模型试验的方法,进行动力模型的研究分析。论文的主要研究内容如下:（1）
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大直径桩因其具有较高的承载力、较小的沉降量、自身刚度大能承受更大的荷载等特点,被广泛应用在各类基础工程中。大直径截面尺寸较大,在动荷载下不可忽视波的三维波动问题,本文进行了考虑桩身三维波动效应下大直径桩-土模型研究,建立了合理的桩身、桩侧土、桩端土动力相互作用模型,通过理论解析计算、ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟和室内模型试验的方法,进行动力模型的研究分析。论文的主要研究内容如下:（1）进行了均质粘弹性土中考虑三维波动效应的大直径桩振动研究。将桩周土视为均质粘弹性土,基于平面应变模型建立桩侧土的动力方程,将桩视为三维轴对称杆,建立三维波动方程,结合初始条件和边界条件,求解得到其桩顶频域响应解析解,并通过卷积定理和傅里叶逆变换得出其时域响应半解析解。进行了此模型与Euler-Bernoulli杆模型和Rayleigh-Love杆模型对比研究,分析了考虑三维波动效应研究的重要性。通过进行大直径桩的特性参数桩身三维效应、桩径、桩身纵波波速和泊松比等大直径桩纵向振动的影响分析,研究大直径桩的振动规律。（2）进行了均质饱和土中考虑三维波动效应的大直径桩振动研究。将桩周土视为均质饱和土,在平面应变模型的基础上,考虑饱和多孔介质理论,建立桩侧土的动力方程,将桩视为三维轴对称杆,建立三维波动方程,得出其频域内的解析解和时域内的半解析解。通过进行大直径桩的特性参数桩身三维效应、桩径、水的体积分数和桩底无量纲支承系数等大直径桩纵向振动的影响分析,以及干土和饱和土中其纵向振动的影响对比,研究大直径桩的振动规律。（3）进行了考虑三维波动效应的大直径桩-土耦合振动有限元数值模拟研究。利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,分别建立理论求解时桩顶接受点位置的变化、桩径的变化、桩身纵波波速的变化和水的体积分数的变化所对应的有限元模型,进行数值计算,将得到的数值解与理论解进行对比分析,研究大直径桩的振动规律以及数值计算的可行性。（4）进行了大直径桩-土室内模型试验研究。采用EPPDS型无限基桩动测仪,分别对干土、饱和土中的模型桩进行动测试验,得到其桩顶速度时域曲线,将得到的实测曲线与理论曲线进行对比分析,研究大直径桩的振动规律以及模型试验的可行性。
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