下卧基岩横观各向同性饱和地基上刚性圆板的扭转振动

通过Hankel变换求解了横观各向同性饱和地基在简谐扭矩作用下的动力方程，结合基础与地基接触面为混合边界和基岩面处地基位移为零的边界条件，建立了刚性基础的扭转对偶积分方程，化对偶积分方程为第二类Fredholm积分方程求解了相应的动力响应问题，并给出了基础的动力柔度系数和角位移幅值以及基底接触剪应力的表达式.数值分析结果表明：下卧基岩饱和地基上基础扭转动力柔度系数的实部和虚部都呈现出一定的波动，地基的各向异性程度对基础的动力柔度系数和扭转角位移幅值有很大影响；基础的振动频率和地基的各向异性程度对基底接触剪应力的分布也有一定影响.     

考虑埋深的平面波作用下基础振动分析模型

实际情况下基础都有一定埋深,这将改变土体中的散射波场并最终影响地基 基础的动力相互作用.运用Biot波动方程理论,研究了平面波作用下饱和地基中埋置刚性圆形基础的竖向振动.引入Novak模型,将基础侧面的上覆土层视为由若干极薄饱和圆环层组成,将基底视为饱和半空间.考虑基础侧面对入射波的散射,利用沿基础侧面的积分方法得到基础侧面的土体作用力.考虑基底对入射波的散射,结合基底与饱和半空间接触面的混合边值条件,建立两组描述刚性圆形基础竖向振动的对偶积分方程并求解得到基础底面的土体作用力.结合基础刚体动力平衡方程,求得埋置基础在入射波作用下的竖向振动位移表达式.数值结果表明：随着基础埋置深度的增加,其共振振幅减小明显.     

Gibson地基在简谐荷载下的竖向振动分析

用解析方法研究了下卧基岩的Gibson地基的动力问题.基于Biot动力固结方程,考虑了土体和水体的惯性力以及水土耦合作用的影响,采用Hankel积分变换求解耦联合方程组,得到动荷载下饱和土振动问题的解答.根据下边界为不透水基岩的边界条件,获得了地基表面作用圆形轴对称周期荷载时土层应力、位移等的一般积分形式解,并利用矩阵传递法完成了对多层地基和Gibson地基的计算.研究表明,激振频率的影响与渗透系数密切相关;随着层厚的增加,反射波的影响迅速衰减.     

埋置于饱和地基中刚性基础的竖向振动

基于Biot动力控制方程,运用Hankel积分变换研究了竖向简谐荷载作用下埋置于饱和地基中有质量的刚性圆柱基础的竖向振动问题.假设基础侧面的土体为由若干圆形极薄层组成的独立饱和层;基底以下的土为饱和半空间.结合基础与地基接触面的混合边值条件,通过数值计算求解了相应的动力响应问题,并给出了饱和地基中埋置刚性圆柱基础的竖向振动振幅的表达式.数值分析结果表明,随着基础的埋深比或固液两相黏性耦合参数的增加,基础的振动振幅减小而共振频率增加;增加基础质量比,基础的共振振幅变大而共振频率减小.     

周期荷载作用下成层饱和地基二维稳态响应

为了研究动力作用下饱和地基的动力固结问题,根据Biot平面动力固结方程,运用积分变换和矩阵传递的方法,建立了周期荷载作用下单层和多层地基的二维Biot动力固结的函数表达式.根据下边界为不透水基岩的边界条件,获得了地基表面作用周期荷载时任意层内任意点应力(包括孔压)、位移(包括流体流量)的一般积分形式解.并根据算例,研究了在周期荷载作用下地基的位移、应力、孔压变化的一般规律.算例表明,由于地基中波的反射、干涉,在水平向和竖直向各个物理量会出现多个极值的现象,远异于静力固结.     

准饱和土地基刚性基础的竖向振动分析

基于B iot两相介质动力固结理论,考虑土体和流体的惯性及水土之间的耦合作用,并针对准饱和土地基的特点,考虑了流体的可压缩性,研究了饱和度对地基上刚性基础竖向振动的影响,运用Hankel变换技术求解动力控制方程,然后按混合边值条件建立起对偶积分方程,并将其化为易于数值计算的第二类Fred-holm积分方程.分别以砂土和黏土为例,给出了地基表面动力柔度系数和无量纲基础振幅随无量纲频率的变化规律.数值分析结果表明:饱和度对地基上刚性基础的竖向振动有较大的影响,饱和度的微小变化会引起竖向振动的较大变化,并且土体的渗透性也对竖向振动特性存在一定影响.     

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.     

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.     

饱和多孔半空间上圆板的简谐振动

利用解析法对横观各向同性饱和弹性半空间地基上弹性薄圆板的简谐振动进行了系统分析.板的挠度、荷载、地基反力及板下地基表面的沉降均被展开为Fourier-Bessel级数,这些级数中的待定系数由板的边界条件、板的控制方程及板-地基的相容条件加以确定,从而将饱和弹性半空间地基与弹性薄圆板的动力相互作用问题转化为数值积分和代数方程组的求解问题.数值计算表明,该级数解答具有较快的收敛速度.     

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.     

饱和地基中埋置基础摇摆振动的动力放大系数

基于Biot动力控制方程,研究均质饱和半空间中埋置刚性圆柱基础在摇摆简谐力矩作用下的振动特性.土与基础在四周及基底保持完全黏着接触,相互之间无滑移.利用一种简化的解析方法求解相应的动力响应问题,并给出埋置基础摇摆振动时的动力放大系数随量纲一激振频率的变化曲线.为验证本文结果的正确性,将地基退化为单相弹性介质,计算相应的动力放大系数曲线,并与已有的结果进行对比.可以看出,量纲一激振频率、基础埋深比、基础质量比和渗透系数均对饱和地基中埋置基础摇摆振动的动力放大系数有很大的影响.     

瞬态扭矩作用下横观各向同性饱和地基的响应

通过Laplace-Hankel联合变换技术求解了横观各向同性饱和地基在瞬态扭转荷载作用下的动力方程，结合冲击荷载的具体分布形式，给出了地基内位移和剪应力在积分变换域内的解;通过Laplace Hankel逆变换给出了位移和剪应力的积分形式解.数值算例考虑了作用于地基表面圆形区域的荷载分别为线性分布和静刚性分布两种情况，分析了地基内的最大切向位移和最大剪应力沿径向和竖向的变化规律.数值研究表明,冲击剪应力的分布形式对地基内最大位移和剪应力的变化规律影响不大，土体的渗透系数对瞬态扭转荷载作用下地基的动力响应影响不明显，而地基的各项异性程度指标对最大切向位移和最大剪应力都有很大的影响.     

不平顺路面对交通荷载引起的地基振动影响

为研究不平顺路面对交通荷载引起的成层地基振动的影响,建立交通荷载-不平顺路面-双层地基耦合模型,分别采用单相弹性介质理论与Biot饱和两相介质理论模拟地基上、下层土体,采用Kirchhoff薄板理论模拟路面系统,采用正弦曲线模拟不平顺路面;通过线性Hertzian接触模型得到不平顺路面引发的车轮-路面动力荷载. 采用Fourier变换求解系统控制方程,通过快速Fourier逆变换（IFFT）求得时域结果. 数值研究结果表明,不平顺路面引发的车轮-路面动力荷载对成层地基振动响应的影响不容忽视. 当上层土体模量较小时,动力荷载引起的地表加速度大于轴重荷载引起的加速度,是引起地表振动响应的主要因素;随着上层土体模量增大,动力荷载引起的振动相对减小,但仍不可忽略. 此外,动力荷载是引起下卧饱和土地基超静孔压响应的主要因素.     

上覆弹性土层横观各向同性饱和地基竖向振动分析

针对上覆弹性土层横观各向同性饱和地基，采用半解析半数值的方法研究了其竖向振动问题．利用Hankel积分变换分别求解了横观各向同性弹性介质和饱和介质的动力控制方程，结合边界条件给出了谐和荷载作用下上覆弹性土层横观各向同性饱和地基表面位移积分形式解．采取数值Hankel逆变换结合数值算例，讨论了上覆弹性土层厚度、弹性土和饱和土各向异性对地基竖向振幅的影响．结果表明，地表竖向振幅随着上覆弹性土层及饱和土体弹性各向异性参数的增大而减少，而饱和土体渗透系数各向异性对地表竖向振幅的影响不大．     

Vertical vibration of a floating pile in a saturated viscoelastic soil layer overlaying bedrock

An axisymmetrical analytical solution is developed to investigate the vertical time-harmonic vibration of a floating pile in a saturated viscoelastic soil layer overlaying bedrock. The soil is described by porous medium model established by Boer, while the pile is described by a beam vibration theory. By using separation theory of differential operator and variables to solve the dynamic governing equations for the soil, the fundamental solutions for the soil reactions on side and bottom of the pile are obtained. The dynamic impedance of the pile head is then derived by solving the vibration equation for the pile according to the compatibility condition between the pile and the soil. The proposed model is validated by comparing special cases of our model with the existing results. Numerical examples are presented to analyze the vibration characteristics of the pile.     

饱和土中球形沼气池的动力响应

采用解析方法研究饱和土中球形沼气池的频域响应.将土体视为流固两相介质,饱和土体的动力学行为采用Biot理论模拟,建立具有球形沼气池饱和土体的动力方程.通过引入势函数,得到饱和土体的位移、应力和孔隙水压力等的解析表达式.将模具结构视为均匀弹性介质,根据弹性理论,推导模具结构的位移和应力解.根据土体和模具结构接触面以及模具结构内边界的连续性条件,确定待定系数的具体表达式.与单相土中球形沼气池动力响应的结果、有无模具结构的结果、有限元方法、边界单元法进行对比分析.考察饱和土和模具结构各参数对位移和孔压幅值的影响,结果表明：流体压缩性系数对响应幅值的影响与接触面的孔隙水渗透性有关;边界透水情形下流固耦合系数对系统动力响应的影响远大于不透水情形下的系统动力响应.