考虑施工扰动效应时大直径扩底桩纵向振动阻抗研究

基于Rayleigh-Love杆模型研究考虑施工扰动效应时大直径扩底桩的纵向振动阻抗。首先,分别采用虚土桩模型和径向圈层间的剪切复刚度传递法考虑施工扰动造成的桩端以下土体的竖向非均质性和桩周土的径向非均质性;然后,求解桩–土界面的剪切复刚度,将其代入到桩的纵向振动控制方程中,通过Laplace变换和阻抗函数递推的方法,得到大直径扩底桩纵向振动频域响应解析解,在此基础上,通过与已有研究成果的对比,证明本文解的合理性;最后,通过参数分析的方法,在桩基动力设计中比较关心的低频范围内研究了桩的扩底参数以及施工扰动效应对大直径扩底桩纵向振动阻抗的影响,结果表明:(1)扩底半径对桩的动力特性的影响远大于扩底段长度的影响;(2)施工扰动效应对大直径扩底桩的动力特性影响显著,且桩周土扰动的影响要强于桩端以下土体扰动的影响。

大直径桩纵向振动广义轴对称连续圈层模型及其应用

现有针对大直径桩纵向振动特性的理论研究主要存在两点不足:(1)所用桩体模型无法充分考虑桩身内的三维波动效应;(2)研究重点集中于高频范围,缺乏对工程价值更为突出的低频振动特性的聚焦分析。针对此两点不足,提出了新型的大直径桩纵向振动广义轴对称连续圈层模型,将桩体看作三维连续介质,同时考虑桩身质点的竖向和径向位移,将桩周土沿径向进行圈层化处理,利用相邻圈层土和桩土接触面耦合关系得到竖向动荷载作用下桩顶复刚度解析解。在验证所提模型合理性基础上,利用其对大直径桩低频振动特性进行探讨分析,重点关注施工扰动效应的影响规律和机理,发现若干创新现象和有益结论,为大直径桩动力设计和承载特性分析提供了更为完备的理论基础。