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自落式贯入仪率相关系数标定方法

岩土力学 2024年第S1期45卷 783-790页

作者：丁肖丹张民生马海鹏王超群马昆栾鲁宝中国海洋大学环境科学与工程学院中国海洋大学工程学院

自落式贯入仪（free-falling penetrometer,FFP）作为一种新型地质勘察技术，可以高效快速地获取海底沉积物的力学性质参数。FFP贯入过程中锥尖阻力受贯入速率影响，数据处理时需借助速率因子将动贯入阻力转化为与静力触探试验（cone pe... 详细信息

自落式贯入仪（free-falling penetrometer,FFP）作为一种新型地质勘察技术，可以高效快速地获取海底沉积物的力学性质参数。FFP贯入过程中锥尖阻力受贯入速率影响，数据处理时需借助速率因子将动贯入阻力转化为与静力触探试验（cone penetration test,CPT）等效的准静态贯入阻力，但目前速率因子中的率相关系数尚无明确测试方法。基于牛顿运动定律对率效应进行理论分析，并利用南海北部陆坡淤泥质沉积物开展室内贯入试验；并采用对数函数和幂次函数拟合锥尖阻力与贯入速率关系，提出了自落式贯入仪率相关系数的标定方法。研究结果表明，释放高度和探头质量都会影响最终贯入深度，但贯入过程中的锥尖阻力变化受探头质量影响较小，提出的率相关系数标定方法能够更准确获取FFP贯入的率相关系数。在实际应用中可采用室内试验标定的系数修正原位试验数据，为FFP实际应用提供技术支持。

关键词：海底沉积物自落式贯入仪沉积物强度海洋地质调查

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黏弹性地基中管桩水平动力特性分析

岩土力学 2017年第1期38卷 26-32,40页

作者：郑长杰丁选明栾鲁宝重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 重庆大学土木工程学院重庆400045

从土体三维波动方程出发,将管桩看作一维欧拉-伯努利梁,对黏弹性地基中管桩水平振动响应进行了理论研究。摒弃传统的设立势函数法,而采用微分变换直接对土体振动方程进行解耦,并结合分离变量法求得了桩周土和桩芯土位移和应力表达式,进... 详细信息

从土体三维波动方程出发,将管桩看作一维欧拉-伯努利梁,对黏弹性地基中管桩水平振动响应进行了理论研究。摒弃传统的设立势函数法,而采用微分变换直接对土体振动方程进行解耦,并结合分离变量法求得了桩周土和桩芯土位移和应力表达式,进而利用管桩与桩周土和桩芯土接触界面的耦合连续条件得到桩的位移解析解,给出了管桩桩顶水平动力复阻抗表达式。将所得解完全退化到实心桩解,并与现有文献进行对比,验证了所提方法的合理性。通过参数分析,研究了桩周土、桩芯土剪切模量和密度以及管桩桩长对管桩桩顶复阻抗的影响。

关键词：管桩水平振动解析解复阻抗黏弹性地基

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低应变瞬态荷载作用下基桩动力响应解析解

土木工程学报 2019年第11期52卷 79-85页

作者：郑长杰丁选明栾鲁宝瞿立明福建工程学院福建福州350118 福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118 重庆大学重庆400045

目前广泛采用的基桩低应变检测问题的理论基础是基于平截面假定的一维应力波理论。而实际上,锤击产生的应力波是三维应力波,不仅沿桩身纵向传播,还沿径向传播,对于基桩低应变检测问题平截面假定实际上是不成立的。此时,一维纵波传播问... 详细信息

目前广泛采用的基桩低应变检测问题的理论基础是基于平截面假定的一维应力波理论。而实际上,锤击产生的应力波是三维应力波,不仅沿桩身纵向传播,还沿径向传播,对于基桩低应变检测问题平截面假定实际上是不成立的。此时,一维纵波传播问题转换为应力波沿三维柱体传播问题。文章从基桩三维理论出发,忽略桩土径向位移,考虑桩体中应力波沿纵向和径向传播与桩土的相互作用,建立三维条件下桩土系统瞬态振动计算模型,推导得到低应变瞬态荷载作用下基桩三维动力响应的解析解,以期为基桩低应变检测提供新的理论指导。

关键词：低应变检测基桩三维效应解析解高频干扰

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考虑剪切变形的PCC桩水平振动响应解析解

岩石力学与工程学报 2016年第11期35卷 2345-2358页

作者：栾鲁宝丁选明刘汉龙郑长杰重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 河海大学土木与交通学院江苏南京210098

为了探讨考虑剪切变形的PCC桩水平振动特性,首先,采用Timoshenko模型模拟PCC桩,建立其水平振动控制方程;其次,采用微分变换和分离变量法对三维土体控制方程进行解耦,推导出土体位移和水平阻抗解析表达式;然后,结合桩土连续性条件,推导出... 详细信息

为了探讨考虑剪切变形的PCC桩水平振动特性,首先,采用Timoshenko模型模拟PCC桩,建立其水平振动控制方程;其次,采用微分变换和分离变量法对三维土体控制方程进行解耦,推导出土体位移和水平阻抗解析表达式;然后,结合桩土连续性条件,推导出PCC桩动力复阻抗解析表达式。由此进行算例分析表明:Timoshenko模型与Euler-Bernoulli模型推导的桩顶水平动力复阻抗变化规律一致,验证了解的合理性;复阻抗实部均随桩长增加而减小,虚部均随桩长增加而增大,当桩长增加到临界桩长时,桩长对复阻抗实部和虚部基本没有影响;复阻抗随内径减小而增大,当内径减小至0.2 m及以下时,桩芯土对复阻抗影响不大;当横截面面积相同时,平均半径和壁厚对复阻抗均有显著影响。

关键词：桩基工程 Timoshenko模型大直径管桩桩水平振动解析解复阻抗

下卧基岩黏弹性地基上刚性条形基础的水平振动响应研究

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土木工程学报 2023年第2期56卷 92-99页

作者：郑长杰蔡元杰何育泽栾鲁宝福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118 福建工程学院福建福州350118 中国海洋大学山东青岛266100

文章考虑地基土厚度的影响,对水平动荷载作用下下卧基岩黏弹性地基上刚性条形基础的动力响应问题进行了理论研究。通过傅里叶积分变换求解土的动力控制方程,并结合基底和地基的混合边界条件及土层刚性基岩边界条件,得到了一组对偶积分方... 详细信息

文章考虑地基土厚度的影响,对水平动荷载作用下下卧基岩黏弹性地基上刚性条形基础的动力响应问题进行了理论研究。通过傅里叶积分变换求解土的动力控制方程,并结合基底和地基的混合边界条件及土层刚性基岩边界条件,得到了一组对偶积分方程,使用雅可比正交多项式将对偶积分方程转化为线性方程组并进行数值求解。将文章所得解退化至黏弹性半空间情况,与已有文献进行对比,验证了本文解的合理性。参数研究表明:地基土层厚度对条形基础动力柔度系数和地基表面位移的影响显著;由于驻波在地基土层中的共振,使得基础和土体动力响应的变化规律相较于半空间情况更为复杂。

关键词：水平振动条形基础土-结构相互作用动力响应

现浇X形桩低应变瞬态动测响应三维有限元分析

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中南大学学报（自然科学版） 2016年第2期47卷 548-557页

作者：范玉明丁选明栾鲁宝周仕礼河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 上海申元岩土工程有限公司上海200041

建立现浇X形桩(XCC桩)低应变检测的三维有限元模型,对XCC桩的低应变瞬态动测响应进行模拟。得出桩顶不同位置的速度时域和频域响应结果,对比桩顶不同点的速度响应曲线,分析桩顶高频波传播特性,研究脉冲宽度、外包圆直径及桩身弹性模量... 详细信息

建立现浇X形桩(XCC桩)低应变检测的三维有限元模型,对XCC桩的低应变瞬态动测响应进行模拟。得出桩顶不同位置的速度时域和频域响应结果,对比桩顶不同点的速度响应曲线,分析桩顶高频波传播特性,研究脉冲宽度、外包圆直径及桩身弹性模量对入射波波峰到达时间和入射波波峰值的影响。研究结果表明:XCC桩低应变瞬态动测时桩顶速度响应存在三维效应,沿尖角方向不同点的入射波峰到达时间差别明显。在接近桩心区域入射波峰值较大,且入射波之后存在反相波峰,这一现象在r>0.4R(其中,r为测点与桩心距离,R为外包圆半径)时不明显。桩顶各点的桩底反射波波形基本一致。XCC桩顶高频干扰异于实心圆桩,桩顶产生2种不同频率的高频干扰波。入射波峰到达时间和峰值受脉冲宽度和外包圆直径影响较大,受桩身弹性模量影响较小,且在XCC桩顶沿尖角方向r=0.4R处受各参数的影响最小。

关键词：现浇X形混凝土桩低应变检测有限元法三维效应高频干扰

黏弹性地基中埋置刚性圆柱状基础水平振动问题

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土木工程学报 2023年第11期56卷 155-164页

作者：郑长杰何育泽甘世顺栾鲁宝福建理工大学福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118 福建理工大学土木工程学院福建福州350118 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 中国海洋大学山东青岛266100

考虑埋置基础侧面土体作用,对黏弹性半空间中埋置刚性圆柱状基础在水平简谐荷载作用下的动力响应特性进行了理论研究。基于弹性动力学理论,建立黏弹性土和基础的动力控制方程,并结合混合边值条件,使用Hankel积分变换得到基础水平动力放... 详细信息

考虑埋置基础侧面土体作用,对黏弹性半空间中埋置刚性圆柱状基础在水平简谐荷载作用下的动力响应特性进行了理论研究。基于弹性动力学理论,建立黏弹性土和基础的动力控制方程,并结合混合边值条件,使用Hankel积分变换得到基础水平动力放大系数和动力刚度表达式。将所得理论解与已知经典解对比以验证其正确性,并通过数值计算分析刚性基础和地基土的主要参数对动力放大系数和动力刚度的影响。分析结果表明:基础埋深比及侧面土体相对刚度可显著影响基础水平动力刚度和动力放大系数,且基础侧面土体作用对基础动力刚度的贡献占比随之增大而愈加突出。地基土体阻尼比和泊松比对基础刚度系数的影响较大,阻尼比对其影响随激振频率增大更趋明显,泊松比对其影响在低频和高频范围内得到相反的规律。

关键词：刚性基础水平荷载动力放大系数黏弹性半空间

竖向动荷载作用下端承型群桩动力相互作用解析解

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岩土工程学报 2022年第12期44卷 2187-2195页

作者：郑长杰崔亦秦丁选明栾鲁宝福建工程学院土木工程学院福建福州350118 福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118 重庆大学土木工程学院重庆400045 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 中国海洋大学工程学院山东青岛266100

基于平面应变假定,建立了考虑被动桩散射效应的桩–土–桩竖向耦合振动响应分析计算模型。依托该计算模型,首先求解土体控制方程,得到桩周土纵向位移表达式、桩周土纵向复阻抗以及土体位移衰减函数,然后基于严格的桩–土耦合作用,求解... 详细信息

基于平面应变假定,建立了考虑被动桩散射效应的桩–土–桩竖向耦合振动响应分析计算模型。依托该计算模型,首先求解土体控制方程,得到桩周土纵向位移表达式、桩周土纵向复阻抗以及土体位移衰减函数,然后基于严格的桩–土耦合作用,求解外荷载作用下的主动桩位移和由主动桩振动产生的被动桩位移,并求出由被动桩振动产生的主动桩位移,由此得到考虑被动桩散射效应的桩–桩动力相互作用因子。基于求得的修正桩–桩动力相互作用因子,建立考虑被动桩散射效应的群桩竖向动力刚度矩阵,结合桩帽性质及叠加原理,推导得到竖向动荷载作用下的群桩竖向动力响应解析解。基于所得解进行算例分析表明:退化解与已有文献解吻合很好,验证了解的合理性;被动桩的散射效应对小间距群桩的振动响应有不可忽视的影响;桩间距和桩长径比对桩–桩动力相互作用因子、群桩竖向动阻抗有显著影响。

关键词：群桩散射效应相互作用因子动力响应解析解

饱和土中考虑竖向荷载的端承桩水平振动响应解析解

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防灾减灾工程学报 2017年第3期37卷 419-427页

作者：栾鲁宝丁选明瞿立明重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 河海大学土木与交通学院南京210098

考虑土体应力-应变的梯度变化及桩土耦合振动,对竖向荷载作用下饱和土中端承桩水平振动问题进行了理论研究。采用Euler模型模拟桩基,建立了竖向荷载作用下桩基水平振动控制方程;通过势函数解耦土体Biot动力固结方程,并利用Laplace变换... 详细信息

考虑土体应力-应变的梯度变化及桩土耦合振动,对竖向荷载作用下饱和土中端承桩水平振动问题进行了理论研究。采用Euler模型模拟桩基,建立了竖向荷载作用下桩基水平振动控制方程;通过势函数解耦土体Biot动力固结方程,并利用Laplace变换和分离变量法得到土体应力和位移解析表达式;结合桩土连续性条件得到桩基位移、内力和桩顶水平动力复阻抗解析解。将退化解与已有文献进行对比,验证了解的合理性。通过算例分析,讨论了竖向荷载和长径比对桩基位移和内力的影响,研究结果表明:竖向荷载和长径比均会使桩身位移和内力发生重分布;在进行桩基水平向承载力设计时,有必要考虑竖向荷载的影响。

关键词：饱和土竖向荷载水平振动阻抗解析解