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岩土力学 2013年第9期34卷 2699-2706,2714页

作者：刘圆圆王星华章敏孙箭林中南大学土木工程学院长沙410075

基于Biot动力固结方程,应用Novak薄层方法研究了饱和土中单桩在水平冲击荷载作用下的动力响应问题。首先引入势函数对方程解耦,再通过算子分解和分离变量法,结合初始边界条件,并联立桩基振动微分方程,推导了Laplace变换域内桩身位移函... 详细信息

基于Biot动力固结方程,应用Novak薄层方法研究了饱和土中单桩在水平冲击荷载作用下的动力响应问题。首先引入势函数对方程解耦,再通过算子分解和分离变量法,结合初始边界条件,并联立桩基振动微分方程,推导了Laplace变换域内桩身位移函数及内力表达式。采用Laplace逆变换的优化模型求得了时域内瞬态响应的封闭解。将该解退化到单相介质条件下的桩顶位移-时间曲线与已有的边界元方法的结果基本吻合,验证了解答的正确性。参数分析结果表明:桩-土模量比、长径比、渗透系数对桩身位移均影响显著,而同条件下长径比超过一特定值后则影响较小,且桩土模量比是影响桩身弯矩大小及其分布的重要参数。

关键词：单桩水平瞬态响应饱和土 Novak薄层法

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考虑桩土局部分离的单桩水平瞬态响应分析

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岩土工程学报 2020年第9期42卷 1733-1741页

作者：丁肇伟宋春雨陈龙珠孙红上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

基于Novak薄层单元法和辐射应力理论,引入势函数解耦土体运动方程,结合桩土接触面混合边界条件,推导了Laplace域内桩、土位移的辐射应力解。引入Laplace数值逆运算的Durbin算法及基于EPAL的加速收敛算法,得到了时域上桩、土位移的瞬态... 详细信息

基于Novak薄层单元法和辐射应力理论,引入势函数解耦土体运动方程,结合桩土接触面混合边界条件,推导了Laplace域内桩、土位移的辐射应力解。引入Laplace数值逆运算的Durbin算法及基于EPAL的加速收敛算法,得到了时域上桩、土位移的瞬态响应。将计算结果与采用有限元法、边界元法和连续介质解的结果进行了对比,验证了考虑桩土分离的必要性和本文方法的有效性,并分析了桩土局部分离特性对桩和桩周土动力响应的影响。此外,通过参数分析,研究了考虑桩土局部分离时,桩土模量比和桩身长径比对桩身位移瞬态响应的影响。结果表明:桩土局部分离特性对桩身位移响应幅值和桩周土位移场分布影响显著,且对桩身位移响应在不同桩土模量比作用下的变化规律有一定的影响。桩土模量比对桩身位移响应影响较为显著,桩身长径比较小时,长径比对桩顶位移响应影响较大。

关键词： Novak薄层单元法辐射应力局部分离冲击荷载水平瞬态响应

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饱和土中桩基的水平动力特性研究

饱和土中桩基的水平动力特性研究

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作者：刘圆圆中南大学

学位级别：硕士

由于桩基沉降量小、抗震性能好及承载能力高等优点而被广泛应用于桥梁工程、高层建筑和海洋平台等众多工程领域。在动荷载作用下,桩基础的稳定性取决于桩的工作性能,而桩基的工作性能是桩与其周围土之间的动力相互作用的结果,目前,部分... 详细信息

由于桩基沉降量小、抗震性能好及承载能力高等优点而被广泛应用于桥梁工程、高层建筑和海洋平台等众多工程领域。在动荷载作用下,桩基础的稳定性取决于桩的工作性能,而桩基的工作性能是桩与其周围土之间的动力相互作用的结果,目前,部分埋入桩的振动和完全埋入桩基的瞬态响应研究还仅限于单相介质,然而土又是由固液气组成的三相介质,研究饱和两相介质无疑更接近客观实际、更具有工程实际价值。因此,本文在博士学科点专项科研项目等项目基金的资助下,对饱和土中部分埋入桩基的水平振动特性和饱和土中完全埋入桩基的瞬态响应进行展开研究。本文将土体视为饱和两相多孔介质,运用Biot固结理论来描述饱和土的力学性能,利用Novak薄层法,引入势函数解耦,求得层状饱和土半空间位移和应力基本解,利用桩-土变形协调条件和桩单元间位移、转角、弯矩和剪力的连续性条件建立了桩身刚度矩阵方程,导出了水平稳态谐振下部分埋入单桩阻抗函数的封闭形式解答。利用层状饱和土半空间位移建立衰减函数,构筑被动桩的控制方程,同样采用矩阵传递法求得到相互动力作用因子,采用迭代法原则建立群桩矩阵方程,最后求解高承台群桩矩阵方程得到群桩的动力阻抗。并以双层饱和土中部分埋入单桩和3x3高承台群桩基础为例,分析了埋入比、桩间距、渗透系数和土层模量比等参数对群桩阻抗的影响。通过对Biot动力固结方程无量纲化和Laplace变换,先引入势函数进行解耦,通过算子分解和分离变量法,得到均质饱和土Laplace域内的位移,并以此建立Laplace域内的衰减函数,基于Winkler模型,联立振动微分方程,推导了Laplace变换域内单桩和群桩位移函数及单桩内力表达式。最后采用Laplace逆变换的优化模型求得了时域内瞬态响应的封闭解。参数分析结果表明：桩土模量比、长径比、渗透系数对单桩水平位移均影响显著,而长径比超过一定值后则影响较小,且桩土模量比是影响桩身弯矩和剪力大小及其分布的重要参数。图36幅,表2个,参考文献145篇

关键词：饱和土单桩群桩水平简谐振动水平瞬态响应 Novak薄层法矩阵传递法

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