双向非均质黏性阻尼土中管桩纵向振动特性

管桩施工会使土体产生扰动,从而引起桩周土体沿桩基径向的不均匀性,为同时考虑桩周土体此种径向非均质效应和纵向成层特性对管桩纵向振动动力阻抗的影响规律,提出基于土体黏性阻尼的多圈层平面应变模型,建立双向非均质土中管桩纵向振动简化分析模型,利用拉普拉斯变换和阻抗函数的传递性,推导得出管桩桩顶动力阻抗解析解答,计算结果表明,纵向软硬夹层对一定低频区间内动力阻抗曲线振幅水平影响显著,夹层越软（硬）,共振频率处对应的动力阻抗曲线振幅水平越高（低）.施工扰动引起桩周土径向非均匀性对管桩桩顶复刚度曲线影响显著,在对管桩进行纵向振动特性分析时宜采用双向非均质黏性阻尼土-管桩相互作用模型推导所得解析解答更为合理.     

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.     

考虑桩土相互作用的变阻抗桩纵向振动特性

目的揭示竖向动力荷载下变阻抗桩与土相互作用时的振动特性.方法从三维轴对称模型出发建立了定解问题,利用拉氏变换手段和阻抗函数的传递性,推导求解了任意段变阻抗桩纵向振动时桩顶频域响应理论解,并进行了参数影响分析.结果分析表明存在临界桩长,此桩长以内缩颈桩动刚度及阻尼相比正常桩较小,扩颈桩则较大,变截面桩动刚度及阻尼在频域有大峰夹小峰现象.桩缺陷段长度、大小对桩顶影响与位置密切相关,变模量桩有类似规律,但与正常桩相比,桩底反射时间不同.结论笔者提出的考虑桩土相互作用的变阻抗桩纵向振动理论解,与桩土众多常规参数建立了明确关系,相比W inkler和平面应变解可以考虑桩土三维波动效应,具有更高的精度和适用性,为桩基抗震、防震分析与设计提供了参考依据.     

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.     

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。     

均质土体中部分埋入桩纵向振动响应研究

基于土体的运动方程,研究了均质各向同性土体中部分埋入桩的纵向振动问题.利用拉普拉斯变换,求得了土体纵向振动位移形式解.根据桩土系统衔接条件和边界条件,得到了桩段1顶部阻抗函数的拉普拉斯变换域解.根据阻抗函数递推原理,傅里叶逆变换和卷积定理,求得了桩顶速度导纳的解析解和半正弦脉冲作用下桩顶速度时域响应的半解析解.最后,通过参数分析研究了桩土系统主要参数对桩顶动力响应的影响.结果表明,上部桩段长度对桩顶速度导纳和速度时域响应有着明显的影响.     

桩基动态检测分析

提出的桩基动态检测方法可以诊断混凝土灌注桩的桩身质量，判断桩基混凝土强度和桩长，根据应力波在传播途中遇到阻抗面时会产生反射流与透射波的原理，诊断桩基缺陷的类型，并用相关分析法确定了单桩允许承载力。     

考虑剪切变形影响的桩基m法计算理论

考虑桩基的剪切变形影响,利用单广义位移深梁理论,建立了桩基m法的计算方法,导出了水平位移、转角、弯矩和剪力的初参数表达式和无量纲参数函数的统一表达式,根据桩底边界条件建立了初参数解的计算公式;给出了无量纲参数函数随换算深度和弯剪刚度比的变化图形。研究表明,换算深度小于3.0时,弯剪刚度比对无量纲参数函数影响较小,换算深度大于4.0时,弯剪刚度比对无量纲参数函数影响的趋势非常明显,桩基剪切变形的影响程度与桩的边界条件有关。算例结果表明,桩身的剪切变形有增大桩顶水平位移、提高弯矩零点位置、改变弯矩分布特征、扩大桩侧土压力大小等影响。     

桩底土为标准线性体模型时层状土体中桩顶振动响应

研究了桩侧土为广义Vogit体模型,桩底土为标准线性体模型,层状场地土体中桩的纵向振动特性.首先利用拉普拉斯变换并引入初始条件和边界条件,推导出位移阻抗函数.之后根据阻抗函数的传递性求得了在简谐激振力作用下桩顶频域响应解析解.最后结合具体算例,分析了考虑桩底土为标准线性体条件下,桩侧土体剪切波速的变化对桩顶速度导纳曲线的影响.研究表明:土体剪切波速的变化对对桩顶速度导纳曲线峰值影响较大,对曲线的振动频率影响很小.层状场地土体特性相差越大,桩顶速度导纳曲线峰值越大.正常沉积土层中桩顶速度导纳曲线峰值明显大于非正常沉积土层.     

基于离心模型试验的近断层单桩水平承载特性研究

为了探明断层发育区桥梁单桩的水平承载特性及受力机理，通过土工离心模型试验，选取断层与桩基水平距离、断层埋深变化参数为变量，研究近断层桥梁单桩水平极限承载力、桩侧土抗力、桩身弯矩及桩身剪力变化规律.试验结果表明：断层的存在抑制了桩侧土抗力的发挥，进而影响单桩水平承载特性.当断层与桩基水平距离由1倍桩径增加至5倍桩径时，断层两侧桩基水平极限承载力影响度为1.38%～61.47%，桩身弯矩逐渐减小且衰减较快，桩身剪力逐渐减小；当断层埋深由0 cm减至28 cm时，桩基水平极限承载力影响度为13.07%～51.60%.近断层单桩水平承载力设计时，可以根据桩侧岩土体受断层影响范围，确定断层与桩基水平距离临界值与合理桩长.     

钢渣桩在湿陷性黄土地基中的应用探讨

通过钢渣桩在湿陷性黄土中的静荷载试验、土压力调试等试验结果的基础上，对钢渣桩复合地基、桩间土和钢渣单桩的p-s曲线以及其各自的承载力和相应的沉降量进行了分析，探讨了附加应力沿深度变化规律；研究了桩间土承载力、桩土应力比和桩土荷载比的变化规律，对钢渣单桩和碎石柱以及钢渣桩复合地基和石灰粉煤灰桩复合地基等的承载力特性进行了对比分析；对单桩施工影响范围和施工时地基隆起量进行了观测．     

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。     

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.     

饱和黏弹性土中单桩的纵向振动

基于Biot两相介质模型,在频率域内研究了简谐荷载作用下饱和黏弹性土中桩纵向耦合振动特性.借助Novak平面应变模型推导了饱和黏弹性土层的控制方程.将桩等效为一维杆件模型,建立了桩的振动方程.根据桩土连续性条件,求得了桩顶的动力刚度和动力阻尼.与Novak解进行了对比,并考察了长径比、流固相互作用系数、土骨架的阻尼比、桩土模量比等参数对饱和土桩系统纵向振动的影响.结果表明：单相和饱和黏弹性土中桩的动力特性存在一定差异;随着长径比的增加,动刚度因子和等效阻尼的共振效应明显减弱;而随着模量比的增加,共振效应和基频都有所增大;流固相互作用系数和土骨架的阻尼比影响相对较小.     

钢渣桩在湿陷性黄土地基中的应用探讨

通过钢渣桩在湿陷性黄土中的静荷载试验、土压力测试等试验结果的基础上,对钢渣桩复合地基、桩间土和钢渣单桩的p-s曲线以及其各自的承载力和相应的沉降量进行了分析,探讨了附加应力沿深度变化规律;研究了桩间土承载力、桩土应力比和桩土荷载比的变化规律,对钢渣单桩和碎石桩以及钢渣桩复合地基和石灰粉煤灰桩复合地基等的承载力特性进行了对比分析;对单桩施工影响范围和施工时地基隆起量进行了观测。     

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。     

简谐SH波作用下管桩的振动特性

在一维波动模型的基础上得到了简谐SH波作用下桩周土和桩芯土的位移。在三维轴对称的情况下,运用势函数和分离变量法求解了简谐水平集中荷载和SH波引起的管桩桩周土和桩芯土的振动问题,得到了桩周土和桩芯土的径向位移和环向位移。考虑管桩土动力相互作用和管桩土的连续性边界条件对简谐水平集中荷载和SH波作用下管桩的振动进行了研究,得到了管桩桩顶的动力放大因子。通过数值算例分析可知,简谐SH波作用下管桩存在共振现象;管桩管壁过薄宜导致桩基失稳;相同外径情况下采用管桩要比实芯桩的抗震性能更好。     

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.     

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.