非均质饱和土中大直径桩的纵向振动研究

发布时间：2020-07-18 01:24

【摘要】：本文从理论、数值模拟、试验三个方面分析了双向非均质饱和土中大直径桩的纵向振动规律。通过建立桩的动力响应方程,分析桩周土中水的体积分数、桩侧土体纵向软硬夹层、径向扰动程度、桩底沉渣厚度等因素影响下,扩散虚土桩支承的大直径桩及大直径嵌岩桩的纵向振动规律。并辅助以数值模拟和室内试验,一方面证明理论建模及其解的正确性,另一方面用理论解析模型反过来验证数值模拟方法和试验方法的可行性。论文主要从以下几个方面分析:(1)考虑桩周土体双向非均质性,利用复刚度传递的平面应变模型,根据饱和土体的动力响应方程及大直径桩的纵向振动方程,求出大直径桩顶的动力响应方程。研究水的体积分数、桩侧土体纵向软硬夹层、径向施工扰动程度三个施工效应的影响下,基于扩散虚土桩模型的大直径桩的纵向振动规律。研究表明,土体的双向非均质性对基于扩散虚土桩模型的桩-土的动力响应有明显的影响。(2)考虑桩周土体双向非均质性,利用复刚度传递的平面应变模型,根据饱和土体的动力响应方程及嵌岩桩的纵向振动方程,求出嵌岩桩顶的动力响应方程。研究水的体积分数、桩侧土体纵向软硬夹层、径向施工扰动程度、桩底沉渣厚度等因素的影响下,大直径嵌岩桩-土纵向耦合振动的特性。研究表明,土体的双向非均质性对嵌岩桩-土的动力响应有明显的影响。(3)用ANSYS有限元软件分别建立用虚土桩支承的大直径桩-土模型及大直径嵌岩桩-土模型,分析桩周土体中水的体积分数、纵向软硬夹层、径向施工扰动程度等对大直径桩纵向振动规律的影响,将数值解与理论解对比,验证理论的正确性和数值方法的可行性。(4)用桩基检测仪对不同直径的混凝土桩进行试验,得出桩顶速度时域曲线,将曲线与理论曲线对比,验证理论的正确性和试验的可行性。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU473.1
【图文】：

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图 2-1 大直径桩-土耦合计算模型分析过程中做出如下基本假设：（1）桩为等截面黏弹性 Rayleigh-Love 杆件；（2）相邻桩段之间满足力和位移连续条件，将虚土桩底部视为刚性支承；（3）桩周土体为饱和土体，有气孔，径向半径无穷大；（4）桩土之间没有相对位移；（5）桩土系统的振动有线弹性、变形小的特点。饱和土体的动力响应饱和土体的动力控制方程[52]为： ()0[()]01S,L,2,L,2S,L,2,S,2S,S,2S,2tutustututustururruzijzijvijzijzijzijvijzijijzijzij （2.1）

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图 3-1 大直径嵌岩桩-土耦合计算模型分析过程中做出如下基本假设：（1）桩为等截面黏弹性 Rayleigh-Love 杆件；（2）相邻桩段之间满足力和位移连续条件，嵌岩桩端部为刚性支承边界；（3）桩周土体为饱和土体，有气孔，径向半径无穷大；（4）桩土之间没有相对位移；（5）桩土系统的振动有线弹性、变形小的特点。饱和土体的动力响应式（3.1）为非均质土中任一点的剪切复刚度ijKK,，其计算过程与第二章相同不再赘述。()()2[()()],0,,0,,,1,,1,S0,,ijijjijijjjijijijijjijijjijEKrFIrrEKrFIrKK π（3.1）其中， S,1,10,1,1S,10,2()()2()()ijjijijijjijjijErIrIrKK π（3.2）

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论文第四章大直径桩纵向到桩内部的应力、应变、速度、加速度等变化云土模型进行计。桩的半径取 1.2m，桩周土的半径0m，扩散角取 20°，大直径桩-虚土桩，大直径，没有相对位移，用布尔操作里面的粘合命令周土粘成整体。桩土模型如图 4-1 所示，浅蓝色土桩，绿色区域为大直径桩侧土，黄色区域为

【参考文献】