考虑横向惯性效应时桩侧土-管桩-土塞纵向耦合振动特性研究

发布时间：2018-10-10 19:55

【摘要】：与实心桩相比,由于土塞与管桩内壁复杂的相互作用,开口管桩的桩-土动力相互作用问题更为复杂。因此,需深入研究考虑土塞效应时的管桩-土体动力相互作用问题。首先,考虑管桩的横向惯性效应及其黏性性质,采用Rayleigh-Love动力杆件模型和附加质量模型建立了桩侧土-管桩-土塞系统的纵向振动控制方程。进一步,采用积分变换和阻抗函数传递技术,分别得到了任意荷载形式下管桩桩顶速度频域响应的解析解以及半正弦脉冲激励作用下桩顶速度时域响应的半解析解。最后,通过与现有解及模型试验的对比研究验证了理论解的合理性,并研究了管桩设计参数对桩顶纵向振动特性的影响。结果表明,当管桩其他设计参数不变时,管桩截面尺寸越大或长度越小时,应力波传播过程中的弥散效应越明显。对于同样外半径的管桩,壁厚越大时,越容易检测到土塞顶部界面及桩尖传来的反射信号,就能对管桩的施工质量进行更为合理的评价。
[Abstract]:Compared with the solid pile, the pile-soil dynamic interaction of the open pipe pile is more complicated because of the complex interaction between the soil plug and the inner wall of the pipe pile. Therefore, it is necessary to study the dynamic interaction between pipe pile and soil when soil plug effect is considered. Firstly, considering the lateral inertia effect and its viscosity, the longitudinal vibration control equations of soil-pipe pile-soil plug system are established by using the Rayleigh-Love dynamic member model and the additional mass model. Furthermore, by using integral transformation and impedance function transfer technique, the analytical solutions of the velocity frequency domain response of the pipe pile under arbitrary load and the semi-analytical solution of the pile top velocity response in time domain under the action of semi-sinusoidal pulse excitation are obtained, respectively. Finally, the rationality of the theoretical solution is verified by comparing with the existing solutions and model tests, and the influence of the design parameters of the pipe pile on the longitudinal vibration characteristics of the pile top is studied. The results show that the larger the section size or the smaller the length of pipe pile, the more obvious the dispersion effect in the process of stress wave propagation when the other design parameters of pipe pile are not changed. For the pipe pile with the same outer radius, the bigger the wall thickness is, the easier it is to detect the reflected signals from the top interface of the plug and the tip of the pile, so that the construction quality of the pipe pile can be evaluated more reasonably.
【作者单位】：中国地质大学岩土钻掘与防护教育部工程研究中心;高速铁路建造技术国家工程实验室;中南大学土木工程学院;
【基金】：国家自然科学基金青年项目(No.51309207,51678547) 中国博士后科学基金面上项目(No.2016M600711) 中央高校基本科研业务费专项资金摇篮计划项目(No.CUGL150411) 岩土钻掘与防护教育部工程研究中心开放基金(No.201402)~~
【分类号】：TU473.1

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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