移动荷载作用下土—结构共同作用的积分方程法分析(英文)

根据饱和土体Biot理论,采用薄板理论与最小势能及子结构法,将土—结构作为整体系统,利用接触边界处位移连续、应力平衡条件,建立了移动荷载作用下饱和土体上部结构振动的积分方程,然后再利用Fourier逆变换,得到土体、结构及基础筏板在时间—空间域内的位移、应力,并利用文中方法进行了算例分析.     

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.     

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．     

基坑开挖对邻近桩筏基础特性影响的数值分析

采用无限元边界模拟地基半空间特征以避免"静力边界效应",同时考虑体系界面的非连续接触特性和地基土的弹塑性本构特性,通过建立桩筏基础-地基-弹性支撑构成的有限元数值模型进行了基坑开挖共同作用体系弹塑性数值分析,计算结果表明:邻近基坑开挖引起地基应力和筏板基础沉降分布向基坑方向调整.并且其分布的非对称性随着开挖深度的增加逐渐显著;与筏板基础沉降和地基土内力分布调整特征方向相反.在基坑开挖过程中桩基础承载中心向远离基坑方向调整,体现了桩基础对筏板起到补偿作用;当由筏板基础主导开挖引起的桩筏体系承栽变化时,桩项总反力和与其相关的桩-土荷载分担比在开挖过程中呈现非单调变化趋势.     

高铁刚性桩-筏地基的固结特性及影响因素

选取高铁常见PHC刚性桩-筏复合地基典型单元体,考虑刚性桩不排水客观特性,分别建立加固区与下卧层土体固结方程,并结合实例深层次揭示地基设计参数对固结特性的影响。研究结果表明：刚性桩-筏复合地基固结具有时变效应,填筑期主要受加固区固结速率影响,静置期主要受下卧层固结速率影响;置换率、相对加固深度和桩-土压缩模量比等设计参数对复合地基固结速率均有影响,临界范围分别为0.03～0.06、0.5～0.8和100～150;本文算法合理性得到验证,研究成果可为软土区高铁刚性桩-筏复合地基设计提供理论依据。     

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.     

饱和土中单桩受移动荷载作用的动力响应

根据Biot动力理论,采用Fourier和Hankel变换方法得到了半空间饱和土受移动荷载及土体内受垂直简谐荷载作用下的变换域内基本解.再根据虚拟桩法,得出了移动载荷作用下桩基的第二类Fredholm积分方程.最后应用IFFT方法得到时间、空间域内单桩的动力响应.数值结果表明,移动荷载会引起桩身的负摩擦力;桩身最大轴力、孔压随移动荷载速度增加而增大;此外,在桩上端部会出现孔压集中现象.     

考虑固结影响的桩筏-地基共同作用弹塑性分析

为深入探讨桩筏基础的工作机理及其与地基的共同作用效应,应用Biot固结理论与有限元法,对于地基土采用基于Mohr-Coulomb破坏准则的理想弹塑性模型,对桩筏基础与地基共同作用问题进行了弹塑性耦合固结有限元数值分析.计算表明地基固结作用对桩筏基础-地基共同作用体系的受力变形特性具有显著的影响,桩筏基础的受力变形特性的时间变化特征依赖于下卧土层中超孔隙水压力的变化特征和桩基长度等基础特性,并随着时间的发展而最终达到稳定状态.因此,在桩筏基础上结构的工程设计中应合理地考虑地基固结效应.     

土水特征曲线为直线的非饱和土一维固结计算

基于Bishop有效应力原理,将土水特征曲线与固结方程相结合,提出土水特征曲线为简单直线型的非饱和土一维固结的计算方法.假定土体固结分为2个阶段:第一阶段为不排水、不排气阶段,土体的变形只是因为气体压缩所引起的;第二阶段为排水、排气阶段,土体的变形是因为孔隙水和孔隙气的排出而引起的.在此过程的基础上,建立并求解非饱和土一维固结方程,分析影响非饱和土一维固结的因素.影响非饱和土一维固结速率的最重要因素是孔隙流体的渗流路径.在相同边界条件下,非饱和土固结过程与饱和土固结过程中孔隙流体压力沿深度的分布随时间的变化规律相同.