基于非局部理论的土中桩基纵向振动特性分析

为了考虑土体孔隙动应力、孔隙尺度和土体颗粒大小等因素的影响,在Eringen提出的非局部理论的基础上,结合土动力学理论,建立了基于非局部理论的土体振动控制方程。将桩-土之间的动力相互作用等效为动力Winkler弹簧-阻尼器,忽略桩周土体的径向位移和环向位移,运用Novak薄层法,考虑土体无穷远处和桩-土接触面处的边界条件,得到了桩周土体纵向振动的解析解以及动力Winkler弹簧-阻尼器的刚度系数和阻尼系数。在基于非局部理论土体纵向振动研究的基础上,建立了桩基的纵向振动控制方程,根据桩端边界条件求解了桩基的纵向振动问题,给出了桩顶复刚度和导纳的解析解。通过数值算例分析了非局部效应、桩基长径比和桩土模量比对考虑非局部效应的土中桩基纵向振动的影响规律。数值分析结果表明:简谐荷载作用下,考虑非局部效应的桩-土系统同样存在共振现象;在高频时,非局部效应对桩基纵向振动的影响不能忽略;桩土长径比和桩土模量比的影响较大,桩基几何尺寸是桩基抗震设计需要重点关注的因素,可以通过改变桩身混凝土弹性模量或者对土体进行夯实等措施来改善桩基的振动。

成层土中管桩的扭转振动特性研究

考虑土体材料的黏性阻尼和桩-土体系的扭转耦合振动,研究了成层黏弹性地基中管桩的扭转振动问题.首先,采用分离变量法求解得到土体扭转振动位移形式解;然后利用阻抗函数传递方法,求解得到了成层地基中桩顶阻抗函数的解析解;最后通过数值算例分析了桩周土与桩芯土的物理力学参数、管桩壁厚以及桩端阻抗函数对管桩桩顶复刚度的影响.分析结果表明,在动力基础设计所关注的低频段,桩周土的剪切模量和黏性阻尼系数对桩顶复动刚度的影响要远大于桩芯土;桩端位移阻抗函数的选取对桩顶复刚度有明显的影响.