移动荷载作用下饱和土-桩系统动力响应的积分方程法

采用Muki虚拟桩法,在频域内建立了移动荷载作用下饱和土体-桩系统相互作用的第二类Fredholm积分方程,通过离散积分方程与傅里叶逆变换,得到了时间、空间域内桩-土的动力响应,并通过数值计算,分析结果表明:当荷载速度较高时,桩侧有明显的负摩阻力,同时桩顶上部有较大的负孔压.     

移动荷载作用下饱和土地基无限板的动力响应

利用Biot波动理论、无限大板的弹性理论,研究了移动荷载作用下饱和土地基上覆弹性板的动力响应问题.首先引入两类势函数解耦Biot波动方程,由所引入势函数及二维Fourier变换,得出了土体位移、应力及孔压在变换域内的通解.再根据无限大板的弹性理论求解变换域内饱和土的波动系数及板的内力表达式.最后利用IFFT算法得出时间-空间域内的解析解.通过具体算例,分析了荷载移动速度、土层剪切模量对板内力、土体的动力响应的影响.     

饱和多孔土固结引起的桩负摩擦力分析

根据Biot固结理论,采用Laplace和Hankel变换方法得到了半空间饱和土体内受垂直载荷作用下的变换域内基本解,再根据虚拟桩法,得出了单桩的第二类Fredholm积分方程,最后通过对积分方程的数值求解得出了在圆形载荷作用下,单桩桩侧的负摩擦力以及桩的孔压消散变化的情况．数值结果表明,圆形载荷半径越大,负摩擦力的中性点逐渐上移的程度越大。而且孔压随载荷半径增加而增加．     

移动荷载作用下路面板与饱和弹性地基的动力响应

将路面板作为三维弹性体,建立路面-饱和弹性地基动力响应的层状弹性半空间体模型,对移动荷载作用下路面板-饱和弹性地基系统的动力特性进行了分析.将移动单元法引入到饱和弹性土介质的半解析方法中,构造了随荷载按照相同速度运动的移动层单元,基于移动坐标下饱和弹性土介质的动力控制方程和边界条件,应用加权残数法建立了饱和弹性土介质移动层单元动力方程,该方程可退化为单相弹性路面板移动层单元动力方程,基于此,建立了移动荷载下饱和弹性地基与路面板系统的三维动态响应的统一的半解析方程.数值分析了饱和弹性半空间地基上路面板的动力特性,研究了荷载速度、饱和层渗透系数等参数对路面板位移和土体孔隙水压力响应的影响,研究结果可为路面结构的施工设计及路基动力响应分析提供参考.     

固结和流变的饱和土-筏板-单桩共同作用分析

根据Biot固结理论,采用Laplace和Hankel变换方法得到了半空间饱和土表面和土体内受垂直环形载荷作用下的变换域内基本解.再根据虚拟桩法,得出了土-筏板-桩的第二类Fredholm积分方程.求解积分方程并进行相应的数值逆变换可得单桩的变形、轴力、孔压以及筏板与土的接触正应力随时间的变化情况.数值结果表明:随着土体的逐步固结与流变,筏板与土的接触正应力将减小,而桩所分担的荷载比例增加;同时桩周孔压逐步消散;桩身位移随着时间的推移会增大.     

移动荷载下无面层加筋路基的动力响应

为研究移动荷载下饱和加筋复合土体的动力响应问题,采用半解析方法,将加筋路基看成宏观上的横观各向同性体,由Biot波动方程出发,对荷载进行Fourier级数展开,假设响应函数的级数形式,结合边界条件,由待定系数法求解考虑固液耦合作用的饱和加筋复合土体在移动荷载作用下土体位移、有效应力及孔压的表达式,通过计算分析加筋率、筋材模量、荷载移动速度对复合土体竖向位移和孔压的影响.数值分析结果表明:加筋率只有在一定范围内时加筋效果才会比较明显;加筋复合土体表面最大竖向位移随着速度的增大而增大,达到峰值后迅速减小.     

饱和土体中衬砌隧道在移动荷载下的动力响应

为了研究移动点荷载作用下饱和土体全空间中圆形衬砌隧道的三维动力响应,采用解析方法进行求解.用无限长圆柱壳模拟衬砌,用Biot饱和多孔介质模型模拟土体.引入两类势函数表示土骨架和孔隙水的位移,在不同环向模态下利用修正Bessel方程求解各势函数.结合边界条件,得到频率-波数域内衬砌和土骨架位移、孔隙水压力的解答.对各模态下的解答求和,并进行双重Fourier逆变换得到时间-空间域内的动力响应.通过算例分析荷载速度、土体渗透性等对位移及土体孔压的影响.结果表明:饱和土体中衬砌隧道系统存在临界速度,该速度与土体剪切波波速很接近;位移场和孔压场分布受荷载速度、土体渗透性影响较大;随着土体渗透性增大,土体孔压减小;高速荷载时的位移响应频谱与低速荷载时的差别很大.     

移动荷载下加筋道路系统的动力响应

将加筋道路的面层简化为弹性梁，加筋地基作为横观各向同性体，同时考虑了下卧土层孔隙水的影响，用半解析法对在匀速移动条形线荷载作用下的加筋道路体系的动力响应问题进行了研究.由忽略土粒压缩和土体自重的Biot波动方程出发，对荷载进行Fourier级数展开，假设了响应函数的级数形式，结合边界条件，由待定系数法求解了考虑固液耦合作用的加筋道路在移动荷载作用下的土体位移、有效应力及孔压表达式.求解过程中考虑了面层和加筋地基之间的相互作用，并假设两者在接触面处竖向位移相等.通过计算，分析了加筋率、筋材模量、荷载移动速度等对路面竖向位移的影响.数值分析结果表明，当加筋率在0.010～0.022时，对加筋效果的影响较大；加筋道路路面竖向位移随着荷载移动速度的增大而增大，达到峰值后迅速减小.     

半空间饱和土在埋置扭转振动荷载作用下的响应

研究了埋置扭转振动荷载作用在半空间饱和土体的稳态响应问题，假设扭转振动荷载为柱坐标内轴对称分布的 剪应力，土体的运动方程为Biot饱和土波动方程，利用Hankel变换对基本方程进行求解，结合边界条件，求出变换后的 应力及位移，利用Hankel逆变换得出饱和土体内部的应力及位移，并分析了土体参数变化带来的影响.计算结果表明：荷 载频率对土体内部应力及位移的影响较大；在应力作用面附近，土体的应力及位移变化较急剧，而远离作用面其变化并 不显著；渗透系数的影响并不是很显著，当渗透系数较小时，渗透系数的变化对土体的应力及位移几乎没有影响.     

横观各向同性饱和土中埋置弹性桩的扭转振动

通过解析方法研究了横观各向同性饱和土体中弹性桩的扭转振动响应问题. 土体和弹性桩体系被分解为横观各向同性饱和土及被视作土体加强体的虚拟桩部分,土体符合Biot三维饱和弹性介质理论,弹性桩被视为一维弹性长杆. 运用Hankel变换求解了横观各向同性饱和土体的动力控制方程,结合桩土间复合边界条件,得到关于桩身内力沿桩长分布的第二类Fredholm积分方程.利用数值的方法对方程进行求解,得出应力沿桩身的分布,并可进一步得到桩的位移沿深度的分布. 数值计算表明,土体的横观各向同性参数及荷载频率对弹性桩的振动影响显著.     

饱和半空间层状土体中群桩动力响应分析(英文)

主要研究了轴向荷载作用下层状饱和土体中群桩的动力响应问题.基于Biot理论,利用传递、透射矩阵法(TRM)推导了竖向圆形荷载作用下层状饱和土体的频域基本解,再根据Muki方法,利用第二类积分方程构建了层状半空间与群桩相互作用的动力积分方程.通过与已知文献结果比较,验证了本方法的正确性.计算结果表明,在两层土中,桩间距较小的群桩,上部软土层的厚度对中心桩和边桩的差异较大,而对于疏桩,影响不大;对于三层饱和土体,中间夹层越硬,群桩的阻抗越大,反之,群桩的抗力越小.     

移动荷载作用下的矩形薄板动力响应研究

采用Ambartsumyan改进的薄板理论,考虑剪切变形、转动惯量及板中性面弯曲正应力影响,分析了移动的荷载引起矩形薄板动力响应问题.荷载、位移采用双Fourier级数法,推导了由位移表示的薄板控制方程.数值计算分析了荷载速度、板尺寸等对板动力响应的影响,同时对比分析了改进薄板理论与经典薄板理论计算结果的差异.     

双层饱和弹性土中埋置弹性桩的扭转振动

为研究双层饱和地基中埋置弹性圆桩的扭转振动响应.考虑低频荷载下弹性桩符合一维弹性模型,而饱和土体符合Biot三维饱和弹性介质理论.基于虚拟桩模型,桩-土体系被离散为一连续的饱和半空间双层地基及一虚拟桩模型.土体的控制方程在Hankel变换域内进行求解.虚拟桩的动力方程结合桩土间应力及位移协调条件,得到关于虚拟桩内力的第二类Fredholm积分方程,离散积分方程求解得到虚拟桩内力的数值解.通过进一步计算可得到原弹性桩的内力及位移.数值计算部分考虑了土体各参数对于问题的影响.     

简谐集中扭矩作用下饱和半空间的Lamb问题

基于饱和土波动方程,采用积分变换的方法分析了饱和半空间表面在简谐集中扭矩作用下的Lamb问题,获得了半空间应力和位移的解析表达式.文末数值算例分析了半空间表面应力和位移随振源距离的变化规律,考察了土体参数和激振频率对它的影响,所得结论对工程实践有一定的指导意义.     

移动荷载下Kelvin地基上无限大板的稳态响应

为评价机场跑道、公路、铁路道床等承载结构在交通荷载作用下的动态响应,以移动荷载作用下Kelvin地基上无限大板挠度的数值计算分析为重点,采用积分变换法求得了Green函数,并就移动集中荷载、移动线源均布荷载和移动矩形均布荷载等荷载工况分别进行讨论,通过线性系统的叠加原理得到了相应的板挠度的积分形式解,并对此进行了数值计算分析.通过具体算例,对板挠度的时间变化规律、空间分布规律等重要特性以及地基阻尼、荷载移动速度等参数的影响效果进行了分析.发现板挠度分布受荷载移动速度的影响,而且随着地基阻尼的增大影响渐趋明显.     

运动荷载作用下弹性地基无限长板动力响应

为分析道路结构在交通荷载作用下的变形和应力，提出了运动荷载作用下弹性地基板动力响应的解析方法.该方法基于Winkler地基上无限长的Kirchhoff薄板理论，运用积分变换和三角函数级数展开法求解，分别得到了结构在运动荷载作用下的变形和应力的解析解.通过数值方法分析了板的变形和应力的空间变化规律，并讨论了荷载运动速度、板和地基的物理特性参数对板的变形和应力的影响.研究结果表明，板的变形受荷载运动速度、地基模量和板的厚度影响显著.在荷载速度较大时，板的变形将出现明显波动现象，板的变形随地基模量增大而明显减少.     

承受水平荷载群桩研究进展

从承受水平荷载群桩的影响因素及研究方法等方面综合论述了国内外对群桩性能的研究进展情况,指出了目前研究中存在的不足和有待进一步 改进的方面。     

移动荷载作用下周期支撑无限长梁动力响应

基于解析法,分析了具有周期等间距弹性支撑的无限长梁在移动荷载作用下的动力响应.当荷载进入考察梁段之前与离开后,梁不会产生振动.而且对于梁在空间距离上呈周期对的观测点,动力响应相同.无限长梁的振动方程采用Euler-Bernoulli梁微分方程,同时满足4个空间边界条件,利用Fourier变换求解微分方程.数值计算表明,当荷载移动速度较小时,梁的振动为准静态;同时,随荷载速度与激励频率增大,梁的振动变形也较大.