成层土中粘弹性桩纵向振动分析及工程应用

为了合理解释成层土中桩的完整性测试,建立了桩端为弹性阻尼支承、桩顶在任意荷载作用下粘弹性桩与多层土共同作用的数学模型,并利用拉普拉斯变换和矩阵理论求得了该模型的振动半解析解;然后利用卷积定理和傅立叶逆变换求得瞬态半个正弦波作用下桩顶响应的振动半解析解;最后采用数值模拟分析了桩侧土阻尼因子和桩身阻尼因子对桩顶速度响应的影响主要表现在对峰值点的衰减上,而桩侧土刚度因子主要对桩顶速度响应曲线的整体形状产生影响。

粘弹性点支承粘弹性桩的动力稳定性分析

为了探讨粘弹性点支承对粘弹性桩动力稳定性的影响,利用梁振动理论给出了轴向周期性动压作用下粘弹性点支承的粘弹性桩振动微分方程,根据动力稳定性理论给出了粘弹性点支承粘弹性桩的临界频率方程和不稳定区域。计算结果表明:对Kelvin模型粘弹性桩来说,随着粘弹性支承的粘性阻尼系数和弹性系数以及粘弹性桩的粘性系数的增大,粘弹性桩的动力不稳定区有明显的缩小,反之亦然;粘性系数、粘性阻尼系数和弹性系数对桩的动力稳定性有显著影响。

三维非均质土中粘弹性桩-土纵向耦合振动响应

在考虑土体三维非均质性情况下,对变截面粘弹性桩的动力特性进行研究。首先,结合边界条件,利用复刚度传递平面应变土体模型求得纵向不同性质桩侧土层的复刚度,进而对各段变截面桩身从下往上逐段推导得到单桩桩顶受纵向激振力作用下的桩基振动的频域响应解析解;然后,利用卷积定理和Fourier逆变换得到桩顶的时域响应半解析解;最后,研究分析桩土参数对桩顶动力响应的影响,得到了桩顶频域和时域响应的规律性,为桩基础的抗震设计和桩的完整性检测工作提供新的理论依据。

粘弹性桩纵向振动问题的积分变换解

建立了有限长粘弹性桩在桩侧和桩端土作用下 ,受纵向激励条件下的定解问题 ,并利用拉氏变换 (Laplace)求得在任意激振力作用下桩顶的位移和速度的传递函数 ,然后进行拉氏逆变换求得半正弦激振力作用下桩顶速度响应解析解 ,并就桩材阻尼对桩土系统的振动特性的影响作了进一步的研究。

粘弹性桩打桩过程中的应力波分析

主要讨论了粘弹性桩打进过程中的应力波传播问题。探讨了刚性重锤与桩撞击产生的冲击荷载及粘弹性桩在刚性锤撞击下的振动方程,给出了桩纵向振动的解析解,并分析了桩的粘滞系数及桩端土刚度对桩端质点振动速度响应的影响特点。

纵向振动粘弹性桩的分叉和混沌运动

研究了轴向周期载荷作用下非线性粘弹性嵌岩桩纵向振动的混沌运动。假定桩和土体分别满足Leaderman非线性粘弹性本构关系和线性粘弹性本构关系,得到的运动方程为非线性积分-偏微分方程;利用Galerkin方法将方程简化,并进行了数值计算。数值结果表明纵向振动的非线性粘弹性桩可以通过准周期分叉的方式进入混沌运动。

非线性粘弹性桩耦合运动中的混沌分析

研究轴向周期载荷作用下非线性粘弹性桩纵横向耦合运动中的混沌运动。桩体材料满足Leaderman非线性粘弹性本构关系和近似的非线性几何关系,考虑桩体发生纵横向运动的耦合,得到的方程为耦合的非线性偏微分-积分方程;利用Galerkin方法将方程简化并进行数值计算,揭示非线性粘弹性桩的混沌运动和分岔等动力学行为。

成层广义Voigt地基中粘弹性桩纵向振动分析与应用

研究了考虑桩身材料阻尼、桩侧土采用广义 Voigt模型条件下 ,成层土中不均匀桩 (截面面积或材料性质在桩长方向上存在突变 )的纵向振动特性 ,求得了瞬态半正弦脉冲荷载作用下 ,桩顶频域响应的解析解及时域响应的半解析解 ,分析了桩身材料阻尼及不同土质的桩侧土层分界面对桩顶时、频响应曲线的影响 ,得到了许多新的结论 .终将所得理论结果与实际工程桩及预制模型桩的实测曲线进行了拟合对比 ,结果表明 ,本文得到的理论成果相比于已有成果能更好地反映客观实际 .

粘弹性桩的混沌运动分析

研究了在轴向载荷和周期性横向载荷共同作用下非线性粘弹性嵌岩桩的混沌运动情况。假定桩和土体分别满足Leaderman非线性粘弹性和线性粘弹性本构关系,得到的运动方程为非线性偏微分-积分方程;利用Galerkin方法将方程简化为非线性常微分-积分方程,同时利用非线性动力系统中的数值方法,进行了数值计算,得到了不同载荷参数、几何参数、材料参数时粘弹性桩发生周期运动、多周期运动及混沌运动的时程曲线、相图、功率谱、Poincare截面图,同时得到了挠度-载荷、挠度-几何参数、挠度-材料参数等分叉图,考察了各种参数的影响。数值结果表明非线性粘弹性桩在一定的条件下可以通过倍周期分叉的方式进入混沌运动状态,且桩的载荷参数、几何参数、材料参数对其运动状态有较大的影响。

地基波动影响下非线性粘弹性桩的混沌运动分析

研究了在地基波动影响下非线性粘弹性桩中的混沌运动.假定桩体材料满足Leaderman非线性粘弹性本构关系,得到在轴向载荷作用下满足Winkler条件的地基土波动方程、桩与地基土耦合振动方程;利用Galerkin方法将非线性积分微分方程简化,并进行了数值计算,揭示了非线性粘弹性桩包括混沌运动在内的动力学行为.

应力波在粘弹性桩中的传播特性

推导了桩侧土作用下的粘弹性桩的振动方程;研究了位移波和应力波在不同类型的基桩中的传播特性,通过对应力波传播特性的研究,不仅有利于提高基桩检测的理性认识,而且为实测响应的解释和参数的估计提供了较为严格的理论依据。

非线性粘弹性桩的横向混沌运动

研究了轴向周期载荷作用下非线性粘弹性嵌岩桩的横向混沌运动.假定桩和土体分别满足Leaderman非线性粘弹性和线性粘弹性本构关系,得到的运动方程为非线性偏微分 积分方程;利用Galerkin方法将方程简化为非线性常微分方程,并进行了数值计算;考察了几个参数的影响.数值结果表明非线性粘弹性桩可以通过准周期分叉方式进入混沌运动状态.

粘弹性桩中应力波传播的解析解

本文首先推导了粘弹性桩的振动方程 ;然后求出了桩端为弹性支承时 ,桩顶受稳态正弦激振条件下 ,基桩纵向振动问题的解析解 ;再利用叠加原理求得了瞬态半正弦激振条件下的解析解 。

基于微分求积法分析粘弹性桩基的混沌效应

为了更好地研究预制基础桩的非线性动力特征及其它特性,考虑桩-土之间的摩擦影响,利用kelvin模型,建立在轴向荷载下粘弹性桩基的非线性振动动力学模型,通过力学模型分析得到结构的动力偏微分方程;运用微分求积法(DQM)将偏微分方程在空间域进行网格划分并离散化,进而导出粘弹性桩基的常微分动力方程;最后用matlab数值模拟得到不同桩基弹性模量下的相平面图、功率谱图、庞加莱截面图和时程曲线图.结果表明:在轴向荷载作用下粘弹性桩基会发生混沌运动,且桩基弹性模量越大桩基越容易发生混沌运动,同时更加直观形象地验证了混沌效应的基本特征.

应力波在粘弹性桩中的衰减特性分析

推导桩-土作用下粘弹性桩的振动方程和正弦激振条件下桩身振动解析解,建立ANSYS有限元模型对不同宽度脉冲产生的应力波在粘弹性桩中的传播特性进行分析。

均质土中部分埋入粘弹性桩的瞬态波动响应

基于回传射线矩阵法,得到均质土中部分埋入粘弹性桩在单位脉冲作用下的桩顶速度导纳,然后利用Fourier逆变换和卷积定理得到了在瞬态半正弦激振力作用下的桩顶速度时域响应,与全埋入粘弹性桩作对比,分析桩身材料阻尼、外露桩长、桩侧土阻尼和刚度及桩底土阻尼和刚度对桩顶速度导纳和反射波的影响.结果表明:桩材料阻尼、外露桩长、桩侧土阻尼和桩底土阻尼对桩顶频域及时域速度响应有显著影响;桩侧土刚度和桩底土刚度只对速度导纳曲线的低频部分有影响,且桩底土刚度对导纳曲线的相位和反射波的形状及幅值有显著的影响.

非线性粘弹性基桩纵向混沌运动

研究了在给定桩顶轴向动位移条件下非线性粘弹性嵌岩桩纵向振动的混沌运动。假定基桩材料满足非线性弹性和微分型线性粘弹性本构关系、桩周土反力及阻尼分别与位移及速率成正比,得到基桩的运动方程为非线性偏微分方程。利用Galerkin方法将方程简化,并对简化后的系统进行了数值模拟计算,得到了土反力、土阻尼、桩身阻尼比较大、比较小和很小等情形下不同参数时基桩运动的时程曲线、相平面图、功率谱图、Poincare截面及分岔图等。结果表明纵向振动的非线性粘弹性桩可以呈现周期运动、准周期运动、分岔或混沌运动。

基于复模态法的粘弹性基桩横向振动研究

假定基桩及桩周土材料满足非线性弹性和线性粘弹性本构关系,导出了分析基桩线性横向振动的非线性偏微分方程。在假设基桩和土的非线性比较弱的情况下,忽略非线性因素影响,用复模态法得到了一端铰支、另一端轴向自由横向铰支的端部条件下方程的解析解,并给出了数值算例,考察了参数的影响。结果表明:粘性系统的频率随着桩周土刚度增大而非线性增大,随着桩顶静载荷的增大而减少,静止桩是振动桩的一种特殊形式,桩周土的存在大大增加了基桩的承载力,土抗力调整系数对基桩承载力的影响也较大,硬土比软土更能提高基桩的承载力。

均质土中全埋入粘弹性变截面桩的瞬态波动响应

运用回传射线矩阵法,得到半正弦脉冲作用下均质土中全埋入粘弹性变截面桩基础的瞬态波动响应,并与粘弹性完整桩作对比,分析了缺陷程度对桩顶的瞬态波动响应的影响.结果表明:粘弹性扩颈桩与粘弹性缩颈桩在缺陷处的反射信号是反向的,缺陷程度越严重,缺陷单元节点处的反射信号越强,而桩底反射信号则越弱.

材料及结构参数对基桩非线性纵向振动的影响

假设嵌岩桩桩身材料满足非线性弹性和线性粘弹性本构关系,桩周土为有阻尼非线性弹性土体,从而导出了分析基桩非线性纵向振动的偏微分方程;用Galerkin方法对方程进行简化,对简化后的系统进行了数值模拟计算,得到了一种典型参数情形时基桩运动的时程曲线、相平面图、功率谱图、Poincare截面图及分叉混沌图,考察了各种材料及结构参数对基桩非线性纵向振动的影响。