三维非均质土中粘弹性桩-土纵向耦合振动响应

在考虑土体三维非均质性情况下,对变截面粘弹性桩的动力特性进行研究.首先,结合边界条件,利用复刚度传递平面应变土体模型求得纵向不同性质桩侧土层的复刚度,进而对各段变截面桩身从下往上逐段推导得到单桩桩顶受纵向激振力作用下的桩基振动的频域响应解析解;然后,利用卷积定理和Fourier逆变换得到桩顶的时域响应半解析解;最后,研...     

成层土中桩的纵向振动理论研究及应用

建立了成层土中考虑桩端和桩侧土作用的有限长桩在任意激励力作用下的定解问题 ,并用拉氏(Laplace)变换和阻抗传递函数求得任意层土中桩顶速度和位移响应函数的解析表达式 ,然后利用卷积定理和付里叶 (Fourier)逆变换求得半正弦脉冲激振力作用下桩顶的速度时域响应的半解析解 (积分形式解 )。并就成层土中的桩侧和桩底土的特性的变化对桩纵向振动特性的影响作了进一步的研究。     

变截面桩的纵向振动特性

本文以一般弹性杆的纵向振动理论为基础，建立了变截面桩振动参数的计算模式，结合试验结果的分析，研究了桩顶竖向激振力作用下变截面桩的刚度、频率和振幅特性，探讨了影响桩身动力特性的基本因素，为竖向振动荷载作用下变截面桩的设计提供了参考。     

考虑横向惯性效应时楔形桩纵向振动阻抗研究

 基于Rayleigh-Love杆模型,研究考虑横向惯性效应时成层土中楔形桩的纵向振动问题。首先,根据桩周土的成层性并考虑楔形桩的变截面特性,将桩土系统沿纵向划分为有限个微元段。然后,运用Laplace变换技术和阻抗函数递推方法,在平面应变条件下推导得到成层土中楔形桩纵向振动时桩顶复阻抗的解析解。最后,采用参数研究方法,在低频范围内分析楔形桩设计参数对桩顶复阻抗的影响,并将同体积时的楔形桩与均匀截面桩的桩顶复阻抗进行对比。结果表明：(1) 楔形桩其他设计参数不变时,动阻尼随着楔角的增大而增大,动刚度也随着楔角的增大而增大,但增大的幅度会随着频率的增大而逐渐减小;(2) 楔形桩其他设计参数不变时,动刚度随着桩长的增大而减小,动阻尼随着桩长的增大而增大;(3) 对等体积的楔形桩与均匀截面桩,当桩长相同时,楔角越大,动刚度越小,动阻尼越大;当桩端截面积相同时,楔角越大,动刚度越大,动阻尼先增大再减小。     

变截面搅拌桩加固路堤下成层软弱地基数值模拟

为了经济、有效地处理软土层位于中间的成层软弱地基,提出了变截面搅拌桩加固方法,在高压缩性土层中采用较高的桩体置换率,在中等压缩性土层中采用较低的桩体置换率,从而形成桩体置换率随土层性质变化的成层复合地基。通过三维数值模拟,对变截面搅拌桩加固路堤荷载下成层软弱地基的性状进行了研究,不同设计参数的变截面搅拌桩复合地基的等效面积置换率（体积置换率）相同,但是大小桩径比（扩大头直径/小桩直径,D/d）不同。数值模拟结果表明：变截面搅拌桩复合地基的地表沉降与其大小桩径比密切相关,存在最优的桩径比使得复合地基地表沉降最小,但是路堤坡脚处复合地基最大水平位移受大小桩径比的影响较小。     

任意段变截面桩纵向振动的半解析解及应用

建立了均质土中考虑桩端和桩侧土作用的有限长桩 ,在桩身存在任意段变截面时,桩顶受纵向激励情况下的定解问题,用拉氏变换(Laplace)求得桩顶阻抗函数和速度频率响应函数,然后利用卷积定理和傅里叶(Fourier)逆变换求得任意激振力作用下桩顶速度响应的半解析解,并对缩颈、扩颈等截面突变桩以及截面连续变化桩的振动特性作了进一步的研究.     

饱和成层土中静压桩挤土位移的模型试验研究

通过在饱和成层土中依次静力贯入三根桩的模型试验,研究了沉桩的挤土效应,总结了沉桩过程中土体在水平方向和竖直方向的位移变化规律,并对压入单桩、双桩和三桩的试验结果进行了对比分析。结果表明：沉桩过程中软硬土层交界处土体水平位移变化剧烈,呈波浪形分布,距桩越近水平位移变化越大;地表隆起最大值大约发生在距桩轴线2d（d为桩径）处;较硬土层对上部软土有约束作用而对下部软土有挤压拖带作用;双桩和三桩沉桩过程中已压入桩的“遮幕”作用明显;土体被挤压后,外摩擦角有所增大;桩周土体密度提高,影响范围大约在6d左右;上部土体含水量增大,下部土体含水量减小,但变化值不大。     

粘弹性桩纵向振动问题的积分变换解

建立了有限长粘弹性桩在桩侧和桩端土作用下 ,受纵向激励条件下的定解问题 ,并利用拉氏变换 (Laplace)求得在任意激振力作用下桩顶的位移和速度的传递函数 ,然后进行拉氏逆变换求得半正弦激振力作用下桩顶速度响应解析解 ,并就桩材阻尼对桩土系统的振动特性的影响作了进一步的研究。     

钻孔变截面桩成孔技术研究

钻孔变截面桩桩身串联有多个圆台,能够充分利用地基土的潜力,使其竖向和水平向承载力及抗拔力均高于等截面直身桩,并能减少砼灌注量。在软土地区使用钻孔变截面桩作为深基础可以取得较好的经济效益。     

成层地基中静压桩挤土效应模型试验研究

本模型试验用改装的手摇式静力触探仪做为压桩设备,分别在均质地基和双层地基中连续贯入模型桩,用数码相机拍摄压桩过程,最后用图像处理软件处理所获得的图片,得到压桩结束后桩侧土体横向位移和竖向位移,比较分析均质地基和双层地基的最终土体位移场,得出静压桩在双层地基中,由于软硬土层间的相互作用,所产生不同于均质地基情况下的土体变形规律.     

粘弹性土层中竖向振动放大系数的研究

从Biot理论和孔隙流体均一性的概念出发,研究了单层土中饱和度、土的性质、土层厚度和加载频率对竖向振动放大系数函数的影响,得出了在不同条件下的数值解。给出了数值算例并进一步研究了饱和度、粘弹性系数、土层厚度以及频率对放大系数的影响。从研究结果中可以看出,饱和度、粘弹性系数、土层厚度等对粘弹性土层中竖向振动的放大系数影响程度各不相同,有一定的工程意义。     

变截面桩速度导纳的解析解

对均质土中考虑桩端和桩侧土作用的有限长三段变截面桩在任意激励力作用下的定解问题，利用拉氏变换和阻抗函数的传递性，求得桩顶速度导纳和动刚度的解析解，并对缺陷程度，缺陷段长度及缺陷位置对桩的振动特性的影响作了进一步的研究。     

成层地基中斜桩弯曲性状及其竖向承载力分析

通过对成层地基中由于土体位移产生的斜桩的弯曲性状的研究 ,分析了斜桩承载力的影响因素。结果表明 :地基反力系数对斜桩承载力影响不大 ,而土体位移会大幅度降低斜桩的竖向承载能力。     

双层地基中考虑桩体剪切变形的单桩水平振动解析解

基于动力Winkler模型(BDWF)对双层粘弹性地基中单桩的水平动力响应进行求解。采用与频率相关的刚度系数和阻尼系数来模拟动反力，桩体则被简化为Timoshcnko梁，同时考虑了其弯曲和剪切变形，得到了单桩水平振动更为精确的解析解。在此基础上，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。最后，在给定桩土参数的情况下，把所得的同时考虑桩体弯曲和剪切变形的解析解与前人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会带来较大的误差，用笔者所给出的更为精确的解析理论才能给出满意的解答；均匀地基中所得的界限桩长并不适用于双层地基，双层地基中剪切变形的影响规律及其因素需要深入研究。     

成层地基中单桩桩身压缩量的数值研究

通过分层土中的单桩模型分析得出桩身压缩的综合系数,进而对综合系数和荷载水平、长径比以及土的弹性模量等参数进行了研究。研究表明:①随着荷载水平的增大,综合系数变化不大;对于有缺陷的单桩来说,随着荷载水平的增大,两者呈现不同的曲线关系;②综合系数随长径比的增加而降低,几乎成线性关系;③随着桩周上部和中间土层弹性模量的增大,综合系数逐渐减小;随着桩周底部土层弹性模量的增大,综合系数逐渐增大。     

顺层岩质边坡的爆破振动控制标准试验研究

以某顺层岩质路堑开挖爆破为背景，进行了6次层裂爆破试验。测量边坡不同位置处的质点振速并对爆破前后的岩体进行声波探测，然后对振速测量结果和声波速度测量结果进行耦合分析，研究表明：边坡岩体发生爆破层裂后，波速显著降低，岩体的波速降低率随着质点振速增大而增大：质点振速越大，岩体层裂程度越严重，当质点振速小于临界值，岩体不发生层裂：爆破试验所得出的临界振速25．3cm／s可以作为该顺层岩质边坡爆破开挖时的振动控制标准。     

桩竖向振动引起的饱和土体孔压积累效应分析

 采用一种非耦合分析方法模拟桩竖向振动过程中桩周产生孔压积累现象。首先基于比奥饱和多孔介质理论,考虑桩土间的非完全黏结条件,得到饱和土中弹性支承桩竖向耦合振动稳态孔压振动的解析解,通过卷积方法和数值积分逆变换得到任意次正弦激励作用下的瞬时孔压振荡半解析解。然后利用土动三轴试验得到饱和粉质黏土的残余孔压积累经验公式,以桩侧土剪应变和振次为参数建立桩周残余应变和瞬时孔压时域响应之间的联系,实现桩竖向振动作用下桩周土中孔压积累的模拟。数值计算结果表明,桩土非完全黏结条件下稳态孔压分布和桩周孔压积累均小于完全黏结情况,且受桩土接触刚度和桩底支承刚度的影响显著,此外桩周稳态孔压分布与渗透系数密切相关。     

变截面阻抗桩受迫振动问题解析解及应用

本文通过对基桩缺陷进行概化处理,利用δ-函数建立了桩长有限、桩端为弹性支承时,考虑桩侧土作用,桩顶受纵向激振条件下,非完整桩(截面声阻抗发生突变状态下,有两个突变界面)受迫振动的定解问题,然后求得了稳态正弦及瞬态半正弦激振条件下的解析解,并对所得解进行了研究分析.最后,将瞬态激振条件下得到的理论曲线与反射波法测得的现场实测曲线进行了拟合对比.