相邻明置刚性条形基础的水平-摇摆耦合阻抗研究

基于弹性半空间理论研究两相邻明置条形基础的水平-摇摆耦合动力阻抗。推导了频域内水平、垂直简谐条形均布激振下弹性地基位移的格林函数,将基础与地基的接触面分割成若干个子单元,利用格林函数建立各子单元的耦合柔度方程。根据基础的刚体位移决定各子单元的位移,由叠加原理得到土与相邻明置条形基础的水平-摇摆动力耦合阻抗函数。通过收敛性研究并与其他数值计算及混合边值法的精细解进行比较,证明此方法具有计算简便和精度高的特点,可用于全频段阻抗函数的计算。最后分析了相邻条形基础距宽比对水平-摇摆耦合动力相互作用的影响,计算表明:当两明置条形基础距宽比S/L<5.0时,应考虑其水平-摇摆的动力相互作用效应。

水平-摇摆耦合振动波阻板主动隔振三维分析

为研究三维地基中波阻板(简称WIB)的隔振效果,建立了以薄层法基本解答作为格林函数的半解析边界单元法。对水平-摇摆耦合激振作用下WIB隔振系统的主动隔振进行了计算,详细分析了WIB参数对隔振效果的影响。研究表明,WIB可以有效地隔振;增加WIB的厚度、提高WIB的弹性模量、减小WIB的埋深可以有效提高隔振效果,而增加WIB的直径可以显著降低WIB范围内地表位移振幅,但对WIB范围外的地表位移影响较为复杂。

层状和竖向非均匀地基中水平-摇摆耦合激振波阻板三维隔振分析

为了研究水平-摇摆耦合激振作用下层状和竖向非均匀地基波阻板(简称WIB)的三维隔振效果,基于薄层法研究层状介质中波传播问题的高效性和边界元法处理无限域问题的精确性,建立了以薄层法基本解答为格林函数的半解析边界元法。分别对上软下硬和上硬下软层状和竖向非均匀地基中WIB的三维隔振效果进行了分析。研究表明,地基的分层参数和非均匀性对WIB的隔振效果有显著影响,上硬下软地基的隔振效果稍好于上软下硬的情况。

海上风机大直径单桩水平-摇摆耦合振动特性

基于弹性半空间理论,在Abaqus有限元软件中建立海上风机三维大直径薄壁空心桩-土动力相互作用模型,通过荷载控制法研究桩的水平-摇摆耦合振动,分析无量纲频率、单桩长径比、厚径比、桩土弹性模量比值、桩基周围冲刷对单桩动力阻抗的影响,并将所得结果无量纲化,增加其适用性。研究结果表明,无量纲频率对桩基动力特性的影响与其他因素紧密相联;长径比、弹性模量比、厚径比、桩基周围冲刷坑深度对桩基动力特性均存在较大影响;刚度随着长径比的增大而增大,但存在一定的临界桩长,在无量纲频率较低时,阻尼的趋势与刚度类似;当基础周围的冲刷深度达到2倍直径时,基础的刚度将会下降到原来的1/3左右,且阻尼的下降也非常显著。

海上风机部分埋入群桩水平–摇摆振动与结构共振分析

对于海上风机部分埋入群桩基础,风机结构的高度将导致基础承受较大的倾覆力矩,因而在风机振动分析中需要考虑到基础的摇摆特性。为避免发生共振,风机结构第一阶自振频率应避开风轮转动频率(1P频率)和叶片通过频率(3P或2P频率)。目前关于风机结构动力特性的研究常常以底部刚性固定为假定,忽略了地基基础的影响,因而可能带来误差。结合既有研究成果,推导简化解析方法研究了部分埋入群桩基础的水平–摇摆耦合振动特性以及基础阻抗对风机结构共振特性的影响。首先,推导了采用动力Winkler地基模型的部分埋入群桩基础水平–摇摆动力阻抗,与精确解进行对比,验证了方法的正确性;其次,考虑基础阻抗的作用,推导了风机结构水平–摇摆振动方程;最后,通过简化方法和频域有限元方法对不同地基条件下某风机结构的共振特性及基础阻抗进行了计算和对比,研究了基础阻抗对结构共振特性的影响,并验证了简化方法的正确性。