下卧基岩黏弹性地基上刚性条形基础的水平振动响应研究

文章考虑地基土厚度的影响,对水平动荷载作用下下卧基岩黏弹性地基上刚性条形基础的动力响应问题进行了理论研究。通过傅里叶积分变换求解土的动力控制方程,并结合基底和地基的混合边界条件及土层刚性基岩边界条件,得到了一组对偶积分方程,使用雅可比正交多项式将对偶积分方程转化为线性方程组并进行数值求解。将文章所得解退化至黏弹性半空间情况,与已有文献进行对比,验证了本文解的合理性。参数研究表明：地基土层厚度对条形基础动力柔度系数和地基表面位移的影响显著;由于驻波在地基土层中的共振,使得基础和土体动力响应的变化规律相较于半空间情况更为复杂。     

埋置于饱和地基中的刚性圆柱基础的摇摆振动

基于Biot动力控制方程,用解析的方法研究了简谐激振作用下埋置于饱和地基中的刚性圆柱基础的摇摆振动问题。基底以下的土被视为饱和半空间,基础侧面的土视为由若干圆形极薄饱和层组成的独立层,假设土与基础完全黏着接触且接触面完全透水。运用Hankel积分变换对饱和土的动力控制方程进行求解,然后结合基础与地基的混合边值条件求解了相应的动力响应问题,并给出了饱和地基的等效动力刚度表达式。为验证本文结果的正确性,计算了基础位于地基表面时的动力柔度曲线,并与已知文献中的结果进行了相应对比。数值分析结果表明:基础在饱和地基中的动力响应与在弹性地基中有很大的不同,无量纲激振频率、基础埋置深度、渗透系数和泊松比对饱和地基的摇摆动力刚度有很大的影响。     

半刚性桩复合地基的刚性基础设计探讨

本文对半刚性桩复合地基中桩对基础的冲切及基础的抗剪强度进行了分析计算，供岸土工程及结构工程设计人员参考。     

高层建筑深基础沉降计算的黏弹性分析

研究假定土体为线性黏弹性介质,其在内部力作用下的应力球张量和应变球张量间符合弹性关系,而应力偏张量和应变偏张量间符合三参数固体黏弹性应力应变关系。基于半空间体内部受竖向集中力的Mindlin弹性解,根据弹性-弹黏性相应原理,推导了竖向集中力作用在半无限体内部时的竖向位移黏弹性解。通过对位移解进行Laplace逆变换,给出了竖向位移的时域解。作为解答的应用,推导了三参量固体黏弹性半无限体内部矩形面积上作用有三角形分布、均匀分布荷载时的黏弹性沉降计算式。将深基础视为一等代实体墩基础,建立了置于非均匀地基中的桩基础黏弹性沉降计算方法。为了便于计算与工程应用,根据黏弹性理论解编制了计算程序。结果验证与实例分析表明,文中理论解是正确的,研究结果为工程实际应用提供了理论依据。     

黏弹性地基上厚筏基础蠕变沉降的耦合边界元法

采用 Boltzmann 剪切松弛模型和 体积弹性模型组合的黏弹性半空间地基模型,考虑筏板的横向剪切变形效应和柱荷载随时间的变化,在时间增量段 对基底反力进行 Newton 二次插值, 建立了 时间域内 黏弹性地基与厚筏基础相互作用分析的耦合边界元数值方法,并导出了相应的数值计算公式,为分析施工过程以及施工结束后筏板基础 随时间持续发展的沉降和差异沉降以及弯矩和剪力 提供了一种有效的数值计算方法。计算表明,在建筑物施工结束后,随着地基的蠕变,基底反力由基础中间向四周转移,但这种变化并不显著。筏板的沉降、差异沉降和最大弯矩则随地基的蠕变在一个较长时间内显著增加,最终接近于一稳定值。对于蠕变特性明显的地基,设计时应予以重视 。     

饱和黏弹性半空间中摩擦桩的竖向振动

为深入了解饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩的竖向振动特性,基于Boer多孔介质理论,考虑激振频率对摩擦桩桩底土体动刚度的影响,采用平面应变模型并结合桩土接触面的混合边值条件,推导求解得出了饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩的竖向动力阻抗模型公式和桩顶速度时域响应解并验证了其合理性。进一步通过参数化对比分析探讨了桩基埋深比和土体渗透系数对所得竖向动力阻抗和桩顶速度时域响应的影响规律。解析推导得出的对应竖向动力阻抗模型公式和桩顶速度时域响应解,丰富了桩基动力学的理论,可为相关工程实践提供参考和理论支持。     

横观各向同性层状地基上埋置刚性条带基础动力刚度矩阵求解

提出了求解横观各向同性层状地基埋置刚性条带基础动力刚度矩阵的精确算法。算法利用空间变换方法求解得到了横观各向同性层状地基表面或内部任意点的动力位移响应,针对开挖基础求解开挖区域内节点群的动力柔度矩阵,最后利用容积算法求解埋置刚性条带基础动力刚度矩阵。此算法采用精细积分算法求解频率–波数域内层状地基的动力柔度系数,对层状地基的层数和厚度均没有任何限制。此外,算法基于维数较小的矩阵(2×2)运算,数值计算稳定,求解效率较高,数值算例验证了所提算法的精确性及对横观各向同性多层地基的广泛适用性。     

饱和地基中埋置刚性圆柱基础的等效 竖向动力刚度

运用Biot动力方程,考虑基础侧面和地基的相互作用,研究埋置于饱和地基中有质量的刚性圆柱基础在竖向简谐激振力作用下的动力响应问题.基底以上的土被视为由若干圆形极薄层组成的独立饱和层,基底以下的土视为饱和半空间,且不计上覆土层的覆盖效应.土与基础在四周及基底处紧密接触且接触面是完全透水的.采用Hankel积分变换并结合基础与地基接触面的混合边值条件,得到饱和地基中刚性圆柱埋置基础的等效竖向动力刚度的表达式.为验证所获结果的正确性,计算地基为弹性土时埋置刚性圆柱基础的等效竖向动力刚度曲线,并与已有文献中的结果作对比.数值分析结果表明:量纲一的激振频率对饱和地基中刚性圆柱埋置基础的等效竖向动力刚度的实部和虚部值有很大影响;随着基础埋深的增加,等效竖向动力刚度的实部和虚部值线性增加;渗透系数对等效竖向动力刚度的影响较大,且随着量纲一的激振频率的增加,渗透系数对动力刚度的影响越来越明显.     

与黏弹性地基相互作用的梁的自由振动分析

以黏弹性力学理论为基础,首先推导出黏弹性地基上黏弹性梁振动的一般方程;然后忽略梁的黏性,但考虑地基的黏性,提出分析该地基梁的自由振动的方法,该方法适用于具有N个标准线性体通过串联或并联而构成的一般线性体地基,且具有通用性,可进一步用于分析地铁区间隧道类复杂结构由于列车行进引起的受迫振动等问题。在此基础上,推导出三参数标准线性体地基梁满足任意边界条件和任意初始条件的结果;最后给出数值算例,并对数值结果进行分析。算例表明,采用分离变量的级数解法,级数收敛很快,一般只要取前两项即足够满足工程要求。     

层状饱和地基上刚性条形基础的动力刚度

利用饱和土层的精确动力刚度矩阵求解了动力Green函数,将基础和场地交界面离散,根据交界面上的位移边界条件得到层状饱和场地上刚性条形基础的动力刚度。对工程中常用的四种场地(饱和均匀半空间、基岩上单一饱和土层、饱和半空间上单一饱和土层、层状饱和场地)上刚性条形基础的动力刚度进行了对比和分析。研究表明:层状场地结果与其他场地结果有着明显的不同;当上覆土层较厚时,其他三种模型结果基本一致。本文方法可进一步推广到层状饱和场地中任意埋置基础动力刚度的计算中。     

半刚性连接三维梁系钢结构弹性分析的普遍模型

本文基于基本假定，从空间梁单元的经典刚度方程出发，通过引入梁单元的虚拟连接刚度，经严格的数学推导，建立了端部具有任意连接刚度的空间梁单元半刚性连接刚度方程。从而进一步得到了半刚性连接空间梁系结构的统一模型，并通过对空间钢框架结构进行分析，证明了该模型的普遍性和有效性。     

考虑固结的黏弹性地基的有限层法

在弹性介质地基的比奥固结有限层求解格式基础上,运用弹性黏弹性对应原理及拉普拉斯变换给出了黏弹性地基比奥固结有限层求解格式,并编制了程序,通过黏弹性地基沉降的算例分析验证了计算方法与程序的正确性,随着黏滞性系数的增加,该模型的黏滞性起到更大的作用,符合所选取黏弹性模型的蠕变变化规律。最后分析了固结效应和黏滞性作用的关系。     

水泥混凝土路面板拟化为弹性半空间地基薄板计算及分析

本文从对路面板理论假定入手,根据弹性力学有关公式得出弹性半空间地基板的径向弯矩和切向弯矩,在此基础上推导出园形均布荷载和集中荷载作用在板上的受力计算公式,并对这些公式在实际应用中进行了理论分析。     

饱和地基上刚性基础的竖向振动分析

基于第一作者提出的饱和土弹性波动方程,研究了圆柱形刚性基础在饱和地基上的垂直振动,即首先应用Hankel 变换求解动力基本方程,然后按混合边值条件建立饱和地基上刚性基础垂直振动的对偶积分方程,将其化为易于数值计算的第二类Fred holm 积分方程,最后给出了地基表面动力柔度系数Cv 和基础振幅随无量纲频率a0 的变化曲线     

砂质海床中锚板基础水平振动动力特性研究

基于埋置在耦合海水–海床半空间中刚性、无重量圆盘基础的水平振动动力阻抗[1],简单讨论了海洋工程中常用的承受竖向拉力的、有自重的锚板基础在水平波浪动荷载下的振动情况。给出了计算深埋锚板基础在发生共振时的共振频率和放大系数的简化计算公式。最后通过采用实际的海床砂土参数及锚板参数,得出了只要锚板的厚径比满足一定的要求,深埋锚板基础一般不会发生共振的结论。对于真实的深埋锚板基础,这个厚径比要求一般是较容易满足的。此外,锚板水平位移对低频海洋波浪水平荷载的频率变化并不敏感,最大水平位移发生在频率为0即静载情况下。本文结论对于理解海洋工程中锚板基础在水平波浪荷载作用下的振动特性有所帮助。     

水平荷载作用下半刚性连接组合梁钢框架设计

在总结国内外研究的基础上,结合我国有关刚接框架的设计方法及钢结构设计规范,给出了半刚性连接组合梁框架在水平荷载作用下的简化设计流程及方法,并通过设计算例说明本文推荐的简化设计方法简便易行,同时通过对不同类型框架的经济性比较,说明半刚性连接组合梁框架结构具有较好的经济性及应用前景。     

考虑桩底土层波动效应的饱和黏弹性半空间中摩擦桩竖向振动

为深化对饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩竖向振动特性的认识,基于Boer多孔介质动力控制方程组,考虑桩底土层波动效应,采用Hankel积分变换和微分算子分解理论求解相关方程得到桩底、桩侧反力,进而建立饱和土中桩基竖向振动偏微分方程,结合桩土接触面混合边值条件推导得出了饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩桩顶竖向动力阻抗解析表达式。并在此基础上进一步通过数值算例对比分析探讨了液固耦合系数、桩长径比、桩土模量比、地基土黏滞阻尼系数这些重要因素对所得桩顶动力阻抗的影响规律,得到了一些对工程实践有意义的结论。     

层状横观各向同性地基中埋置刚性基础的平面外动力刚度系数

采用间接边界元方法(IBEM)求解了层状横观各向同性(TI)地基中埋置刚性基础的平面外动力刚度系数。首先将层状TI地基与埋置刚性基础的交界面采用线边界单元离散,然后求解层状TI半空间中斜线均布荷载动力格林影响函数,最后由刚性基础与层状TI地基确立的混合边界条件求得动力刚度系数。通过与各向同性地基中基础动力刚度系数的比较验证了方法的正确性,进而以均质TI地基、单一TI土层地基和多TI土层地基中埋置刚性基础模型为例进行了数值计算分析,讨论了土体的TI性质对动力刚度系数的影响。研究表明层状TI地基与均质TI地基中埋置基础的动力刚度系数有着本质的差异;单一TI土层地基中基础动力刚度系数的峰值频率由TI土层的竖向剪切模量决定,而峰值则由水平剪切模量决定;多TI土层地基中基础的动力刚度系数与其等效单一TI土层地基中基础的动力刚度系数亦有着显著的差异,且这种差异又与土层的排列次序有关。     

刚性桩复合地基在水平荷载作用下工作性状的模型试验

刚性桩复合地基在一些地区已开始在高层建筑中应用,为了了解带褥垫层复合地基在水平荷载与竖直荷载共同作用下的工作性状,进行了一系列模型试验,并在试验的基础上分析了不同垂直荷载、不同褥垫层厚度对水平荷载作用下的桩顶、桩身及褥垫层顶部水平位移的影响,揭示了基础-褥垫层-桩在水平荷载作用下的相互作用机理。