饱和土层中桩的扭转振动响应分析

基于饱和多孔介质理论研究了在三维轴对称条件下端承桩在饱和土中的扭转耦合振动问题,提出了桩与土在谐和振动情况下的定解问题，先对土层动力平衡方程进行求解并得到土体扭转振动位移形式解，依据平衡条件将该形式解耦合进桩身动力平衡方程，并通过对桩动力平衡方程的求解，得到桩顶转角和切向速度频域响应解析解和半正弦脉冲激励作用下桩顶时域响应的半解析解.数值分析结果表明，桩的长径比和波速比对桩顶动力响应有较大的影响，孔隙率和渗透力影响较小.将扭转振动结果与纵向振动分析结果进行了对比，二者在图形形状上有很多相似之处.     

考虑桩体剪切变形的分数导数黏弹性土层中单桩水平振动

建立了分数导数黏弹性（FDV）土层的水平振动控制方程,在Novak平面应变假定的基础上,求得FDV土体的水平动力等效刚度和阻尼.利用等效Winkler动力弹簧-阻尼器模型描述桩基和土体之间的动力相互作用,将桩体简化为Timoshenko梁模型,在同时考虑桩体弯曲和剪切变形的情况下建立了单桩水平振动的控制方程,求得了考虑桩体剪切变形的FDV土层中单桩的水平动力阻抗,讨论了分数导数的阶数、土体本构模型参数和桩体剪力形状系数对桩顶水平动力阻抗的影响.研究表明：对FDV土层中单桩的水平动力阻抗,采用Euler梁模型和Timoshenko梁模型得到的结果存在较大差异;分数导数的阶数主要对桩顶水平动力阻抗随频率变化曲线的峰值有的影响;FDV土体本构模型参数Tσ/Tε越小,桩顶的水平动力阻抗越大.桩体剪力变形系数对桩顶水平动力阻抗有较大影响.     

桩-土系统在波浪荷载下的动力响应分析

通过展开波浪对桩散射问题的特征函数的方法研究了波浪荷载作用下桩-土体-水流系统的动力响应问题.采用动力Winkler弹性地基梁模型模拟桩土动力的相互作用，通过求解满足柱面非齐次边界条件的Laplace方程，直接构造波浪对柔性桩的散射速度势，考虑了流体和桩体的相互作用，由解析法给出了埋置圆桩在波浪荷载下的动力响应.研究和分析了在波浪力作用下泥面冲刷深度、土参数、波浪入射频率对桩身内力、桩身振动响应的影响.在波浪荷载作用下，与先计算柔性悬臂端波浪力再考虑桩土间相互作用的情况相比，当考虑桩土耦合振动时，桩的水平振动的振幅减小，基频降低.     

单桩水平动力阻抗计算模型研究

运用土动力学和结构动力学原理,同时考虑地基土的成层非均质性、桩土界面的相对脱离效应和桩侧土的弱化效应,采用数理方程方法分别求解桩与土的振动方程,建立了水平荷载作用下单桩动力阻抗函数的计算方法,同时提出了一种改进的非线性动力W inkler计算模型,确定了模型中各物理元件的参数,通过对比分析验证了计算模型的合理性,从而为桩-土-上部结构耦合系统的非线性分析奠定了基础.     

非饱和黄土场地桩-土动力相互作用试验研究

为了研究非饱和黄土场地桩-土动力相互作用，利用土工离心机振动台进行桩-土动力模型试验.获得桩身弯矩、桩侧土抗力、桩-土相对位移及动力p-y曲线，分析加速度幅值、桩基埋深对动力p-y曲线的影响.基于非线性文克尔地基梁模型，建立考虑远场阻尼效应、桩-土间隙效应的非线性动力p-y单元，通过有限元分析结果和该试验记录对动力p-y单元的有效性进行验证.结果表明，随着加速度幅值的增加，桩-土体系的耗能增强，土体刚度逐渐退化；桩侧土抗力与桩-土相对位移之间存在滞后性；采用建立的动力p-y单元，能够相对真实地模拟非饱和黄土场地的桩-土动力响应.     

层状土中考虑剪切变形的单桩水平振动解析解

针对桩基水平振动分析问题，建立了能够同时考虑桩体弯曲和剪切变形的桩土计算模型.采用与频率相关的刚度系数和阻尼系数来模拟土对桩的动反力，简化桩体为Timoshenko梁，得到了层状黏弹性地基中能同时考虑桩体弯曲和剪切变形的单桩的水平振动解析解.研究了桩土模量比、桩体长径比、地基成层性以及激振频率对桩基动力响应的影响.并且在给定桩土参数的情况下，把同时考虑桩体弯曲和剪切变形的解析解与只考虑弯曲变形的解进行了比较.结果表明，忽略桩体水平振动时的剪切变形可能会带来较大的误差.     

桩一土参振质量对动力反应的影响

分别对单根、四根、六根和九根模型桩桩基竖向振动进行了试验。并在建立桩基动力反应简化计算模式基础上，揭示了群桩竖向振动时有关刚度、阻尼和桩土参振质量若干规律，对群桩动力参数作了简要讨论。     

竖向荷载作用下单桩工作性能模拟分析

为了分析单桩的工作性能，采用非线性水平有限层单元模拟桩周围土体，假定其竖向变形沿径向按指数函数变化，考虑沿径向的剪切作用及在竖向的压缩作用建立其刚度矩阵，以非线性的接触面单元模拟桩土界面的力学性能，以修正桩底土刚度的办法模拟极端阻力的非线性性能，这样建立的模拟分析方法能够较真实地反映单桩－土体系的工作性能，按此模拟分析方法模拟某工程大直径桩原型试验获得令人满意的结果。     

桩底沉渣性质对成层粘弹性土中大直径灌注桩动力响应的影响

为了研究桩底沉渣性质对成层粘弹性土中大直径灌注桩动力响应的影响。首先，将桩底沉渣看作虚土桩，并引入Rayleigh-Love杆模型建立桩及虚土桩纵向振动控制方程，以近似考虑大直径灌注桩的三维效应；然后，基于三维轴对称模型建立桩周土纵向振动控制方程；求解桩-土体系振动控制方程，并结合Laplace变换、阻抗函数递推、Fourier逆变换等方法，得到桩顶频域及时域响应理论解；基于所建立的理论解答，揭示大直径灌注桩三维波动效应的规律，并分析桩底沉渣性质对其动力响应的影响；最后，通过与实测结果的对比验证该解的可靠性。     

非均质土中基于虚土桩法的桩基纵向振动

在考虑桩底有限土层影响的情况下,研究非均质土中桩在纵向振动荷载作用下的动力特性.在将桩截面积范围内有限层桩底土模拟为虚土桩的基础上,建立虚土桩 土、桩 土耦合振动模型,采用复刚度传递多圈层平面应变模型建立桩、虚土桩与桩侧土的纵向振动动力方程,利用桩 土、虚土桩 土以及虚土桩 桩的耦合接触条件求解动力方程,得到桩顶频域响应解析解和时域响应半解析解.通过对虚土桩参数的研究检验桩底土对桩动力响应的影响,得到一系列桩顶速度导纳曲线、时域反射波曲线以及复刚度曲线表现规律图.     

材料及结构参数对基桩非线性纵向振动的影响

假设嵌岩桩桩身材料满足非线性弹性和线性粘弹性本构关系，桩周土为有阻尼非线性弹性土体，从而导出了分析基桩非线性纵向振动的偏微分方程；用Galerkin方法对方程进行简化，对简化后的系统进行了数值模拟计算，得到了一种典型参数情形时基桩运动的时程曲线、相平面图、功率谱图、Poincare截面图及分又混沌图，考察了各种材料及结构参数对基桩非线性纵向振动的影响。     

Theoretical analysis of a row of piles as passive barriers and an equivalent in-filled trench model

A theoretical study on the ground vibration isolation efficiency by a row of piles as passive barrier in a three-dimensional context was presented. The analysis was accomplished with the aid of integral equations governing Rayleigh wave scattering, used to predict the complicated Rayleigh wave field generated by a number of irregular scatters embedded in an elastic half-space. Then, the passive isolation effectiveness of a row of piles for screening Rayleigh wave was studied in detail. The effects of relevant parameters on the screening effectiveness were investigated and analyzed from the perspective of equivalence with in-filled trench. The results show that using a row of rigid piles as wave barrier is more effective than that of flexible ones, and an optimum reduction of vibration can be achieved either by increasing the size of piles or by decreasing the net spacing between the piles. Finally, based on the derived integral equation for Rayleigh wave scattering, the principle of equivalent modeling of the barrier of piles by an in-filled trench is put forward, which simplifies the analysis of vibration isolation by a row of piles.     

振动计算中桩基刚度的实用计算方法

本文介绍了振动计算中桩基刚度的弹性理论和Vs修正的实用计算方法.通过2种方法结合使用,可以确定增强地基刚度所需的桩数.弹性理论实用计算方法确定的桩基刚度,可认为是桩基杆件的弹簧常数,用于基础和桩基联合模型的动力分析.     

桩动力响应的边界元：有限元联合解

本文利用边界单元法和有限单元法分析了桩土动力相互作用,并由理论分析结果,绘制了各种桩的导纳曲线,为通过实测——稳态激振法识别实际系统提供理论分析依据。 文章还着重研究了桩长、桩和土的力学特性,各种缺陷桩的缺陷位置对桩的刚度的影响,得出了与实际较相一致的结果。     

任意排列的固定刚性桩屏障对SH波的多重散射

引入任意排列、任意半径的刚性圆柱体对声波或电磁波的多重散射解,对于平面SH波入射下刚性桩隔振屏障的散射问题提出新的有别于以往只考虑单重散射的求解方法--多重散射法.散射波可以表示为无限多重散射的叠加.每根桩的第1重散射即通常的单重散射,第2重散射可以表示为该桩被其余桩的第1重散射波所激发的散射波之和,后续的散射重数以此类推.将所有桩的无限重散射叠加,即求得SH波入射下任意排列、任意半径固定刚性桩多重散射的精确解.在算例中引入量纲一位移的概念,即屏障后总波场引起的位移幅值与入射波在该处引起的自由场位移幅值的比值,绘制了单排等间距、等半径桩屏障后一定范围内的量纲一位移等值线图、屏障后某处的量纲一位移图及透射系数图,分析了散射重数、桩间距和桩数对屏障隔离效果的影响.     

夯扩挤密碎石桩处理液化砂土

目的 消除砂土液化,保证处理深度范围内地基土上下均匀,为液化砂土桩处理探索新的途径.方法 夯扩挤密碎石桩采用相同的夯击能量和贯入度控制桩体质量,以高能量施工设备进行孔内夯击填料,振动和挤密桩底和桩间土,使松散砂土颗粒重排,提高砂土的承载力和压缩模量.笔者对比分析夯扩挤密碎石桩在沿海高速路基工程上的应用实例.结果 采用夯扩挤密碎石桩复合加固地基,可提高砂层标贯锤击数30%,消除砂土液化现象,提高地基承载力,与振冲桩相比节省造价约20%.结论 夯扩挤密碎石桩方法工艺简单,施工质量易保证,节约水资源;夯扩挤密碎石桩对于公路路基工程,具有广阔的应用前景,开辟了处理砂土液化的新途径.     

基于免疫算法的单桩极限承载力预测

基于生物免疫系统的免疫算法是一种解决工程中复杂非线性问题的十分有效的方法.对免疫算法作了简要分析和评论.单桩极限承载力受众多因素的影响,Q-s曲线表现出复杂的非线性特征.结合武汉地区预应力混凝土管桩静载荷试验资料,运用M ATLAB编写了免疫算法程序对预应力混凝土管桩的极限承载力进行了预测分析.计算结果与试验资料基本一致.由于免疫算法比传统算法在全局优化、非线性优化、多参数优化等方面具有一定的优势,因而可望在岩土工程中得到广泛的应用.     

缺损桩的导纳谱判别法及应用

利用振动工程中的模态分析技术,对桩基系统的振动特性进行研究。根据桩基系统的集中质量参数振 动模型,对完整桩和各种缺损桩模型的导纳谱进行了大量的正演计算,按照导纳谱特征与桩基的缺损类型及缺 损位置之间的对应关系,编制了相应的判读软件DSP1.0系统,实现了桩基完整性以及缺损桩缺损位置和缺损 性质的计算机自动判读。     

椭圆平面双曲抛物面碳纤维索网的非线性振动

由于椭圆平面双曲抛物面碳纤维索网非线性振动是其抗震设计的基础,在考虑温度变化的基础上,建立了椭圆平面双曲抛物面碳纤维索网的非线性振动控制方程,采用Galerk in原理及L-P法求出了其非线性振动的近似解析解.在把碳纤维索网与钢丝索网比较的基础上,分析了温度、振幅、索网垂度等因素对其非线性振动的影响.结果表明,温度升高将使索网非线性自振频率降低,振幅和索网垂度增大会使索网非线性自振频率增大.     

轴向运动屈曲梁非线性振动研究

为解决屈曲梁在不同的激励条件下产生共振问题,基于哈密顿原理建立屈曲梁的振动模型以及非线性偏微分振动方程和边界条件,通过数值模拟分析了屈曲梁在相平面的动态特性.采用多模态伽辽金离散法预测静态弯曲参数,通过局部分析获得某一个弯曲附近处的非线性近似响应,并得出有效的非线性表达式和频率响应曲线.