移动荷载作用下Gibson地基中Duxseal主动隔振研究

随着中国高速铁路建设的快速发展,移动荷载下路基振动所带来的环境污染日益严重,轨道交通诱发的环境振动隔振已成为土动力学研究的热点之一。为缓解轨道交通诱发的振动污染问题,考虑车-轨道-土体动力相互作用,建立列车-轨道简化分析模型,采用三维半解析半理论边界元法,探究移动荷载下均质和Gibson地基中埋置Duxseal时的隔振效果进行分析并探讨不同Duxseal宽度、厚度及埋深对隔振效果的影响。研究结果表明:在一定范围内增加Duxseal宽度和厚度有助于提高隔振效果,较小的埋深对振动控制有利。Duxseal参数的设计要充分考虑成本和地基参数,地基类型对水平方向的隔振效果影响较小,竖向受土质参数的影响较大。

Gibson地基半透水边界一维固结分析

针对单层Gibson地基模型,研究了半透水边界饱和土层在各种荷载作用下有效应力以及固结度的变化.运用Laplace变换求得了频域内有效应力在任意荷载作用下的解,并结合数值Laplace逆变换,对几种常见荷载作用下的固结进行了讨论,通过具体算例研究了各土性参数对固结的影响.结果表明,半透水边界Gibson地基的一维固结与传统固结理论有一定的差异.

成层Gibson地基中单桩沉降的非线性分析

针对成层Gibson地基模型,研究了轴向荷载作用下单桩的非线性沉降响应。利用最小势能原理求得桩土体系的控制方程,获得了土体位移的解析解及桩身沉降的差分方程式。将土体看作线弹性理想塑性材料,分析了土体的非线性对桩身位移的影响,提出了考虑非线性的单桩沉降响应计算方法,利用Maple编制了相应的分析程序。通过算例研究了土性参数及桩长径比对端承单桩沉降的影响。将研究结果应用于桩基静载荷试验成果的分析,结果表明,两者吻合较好,证明了该方法的合理性。

Gibson地基的一维固结解

针对单层Gibson地基模型,运用Laplace变换,求得了单层Gibson地基的一维固结问题,得到了频域内的通解。通过Laplace逆变换,即可计算单层Gibson地基在任意荷载下的一维固结特性。此外,结合工程实例,对解进行了探讨,揭示了单层Gibson地基的固结特性。

双层广义Gibson地基轴对称问题求解

假定双层地基土体为弹性、不可压缩、剪切模量随深度线性变化的广义Gibson地基,在两层土体剪切模量表达式常数项与一次项系数之比相同条件下,采用Hankel变换,得到了表面分布轴对称荷载时地基土体应力、位移的积分形式解,讨论了下层深度、剪切模量等对位移的影响。获得的解可退化到半空间情况。

成层Gibson地基半透水边界一维固结解

针对成层Gibson地基模型,研究了半透水边界饱和土层在各种荷载作用下有效应力以及沉降的变化.运用Laplace变换求得了频域内有效应力在任意荷载作用下的解,并结合数值Laplace逆变换,对几种常见的荷载作用下的固结进行了讨论,通过具体算例研究了各土性参数对固结的影响.在实际工程计算中,应根据土层和垫层的具体情况,确定边界条件属于完全透水、半透水或不透水,从而得到更为准确的结果.循环荷载作用下成层Gibson地基固结,其有效应力和变形都呈振荡增长,由于水的存在,两者的变化步调不与荷载同步,这一点与弹性单相介质在循环荷载作用下的规律不同.对于双面排水地基,靠近土层上下表面处应力振荡幅值较大,滞后时间较小;本文计算模型中假设压缩模量只随深度变化,不随时间变化,因此有效应力及变形振荡较大,而实际工程中,由于压缩模量随加载过程的顺延有增长趋势,故可以想像随时间增长,时间有效应力和变形的振荡幅度将减小.

广义Gibson地基上无限大薄板轴对称问题求解

Gibson地基是指一种土体不可压缩,剪切模量随深度线性变化的非均质线弹性地基,如果地基表面处剪切模量不为零,被称为广义Gibson地基.利用Hankel变换,推导了广义Gibson地基上无限大薄板在一般轴对称荷载作用下,板和地基土体的应力位移的积分形式解,采用数值方法,讨论了地基的非均质性对板内弯矩的影响,结果显示:1.在最大弯矩区域内,相对于均质弹性地基上的板,Mr和Mθ的值都减小;2.地基非均质性影响板内弯矩的分布,对Mr的影响更大,局部区域内,弯矩的方向可能与均质弹性情况下相反,绝对值更大.获得的解可以退化到均质弹性情况下的解.

Gibson地基波阻板隔振分析

采用薄层法层状半空间基本解答作为格林函数的边界元法,对Gibson地基三维波阻板(WIB)隔振设计进行了详细的参数分析。结果表明Gibson地基内采用WIB隔振有较好的隔振效果;应保证WIB具有合理的宽度和较小的埋深;增加WIB的厚度和模量是提高隔振效果的最有效的两种措施;此外地基竖向模量变化对WIB隔振效果也具有一定的影响。本文的研究成果对于WIB隔振设计的推广使用具有重要意义。

广义Gibson地基上刚性圆板的扭转特性(英文)

考虑地基为饱和的且下卧基岩,研究了广义Gibson地基上刚性圆板在简谐扭转荷载作用下的动力响应问题。从饱和地基Biot理论出发,建立了剪切模量随深度线性变化的饱和地基动力微分方程,结合扭转振动的特点,通过Hankel变换求解了此微分方程,给出了Hankel变换域内的剪应力和切向位移。然后根据饱和地基与基础接触面处为混合边界条件、饱和地基与基岩接触面处应力和位移连续等边界条件,建立了描述扭转振动的对偶积分方程,借助数学方法求解此对偶积分方程,并给出了基础的动力柔度系数和角位移幅值的表达式。最后通过数值算例研究了地基的非均质性和渗透性对基础扭转特性的影响。

Gibson地基模型参数的一种实用确定方法

Gibson地基在理论上可以考虑土体模量沿深度的变化,但工程应用中一直存在相关参数难以确定的问题。基于压缩试验成果和魏汝龙割线模量法双曲线模型,探讨提出确定单层和成层Gibson地基参数的实用新方法。该方法对压缩性状服从双曲线模型的土体较为适用。通过对浙江沿海地区若干典型工程的试验结果分析,结果初步表明地表处剪切模量为零的狭义Gibson地基在实际工程中几乎不存在。结合真空堆载联合预压加固软基的工程实例,对比分析了成层Gibson地基模型在沉降分析中的应用。新方法确定的成层Gibson地基模型不仅应用简便,而且可以显著地提高地基沉降预测结果的精度。在地基有效加固深度不是特别深厚的情况下,Gibson地基模型能较好地改进不能考虑模量随埋深变化的传统模型。

Gibson地基与均匀地基承载力之间的相似关系

应用弹性理论和太沙基塑性区发展的理论,探讨Gibson非均质地基的承载能力.理论推导在条形均布荷载作用下此类非均匀地基临塑区的边界方程,分析地基的临塑荷载和临界荷载.通过与均匀地基临界荷载的经典解答进行比较,考察此类非均匀地基与均匀地基临界荷载之间的相似性,进而得到各承载力系数之间解答的相似转换关系,给出相应转换系数的解析表达式.借助均匀地基承载力的解答,可将非均匀地基承载力问题求解转化为相似转化系数的计算问题,从而为非均匀地基承载力的求解提供便捷有效的途径,便于工程应用.

广义Gibson地基内部作用线源荷载的基本解

针对广义Gibson地基在埋藏线源荷载作用下的静力学问题,通过将内源线荷载等效为在相同深度范围内连续的集中点荷载的累加,采用Hankel积分变换方法,再结合具体的边界条件,推导得到地基土体在内源点荷载作用下的Hankel变换域中的解,并利用Hankel逆变换将变换域内的解转换为物理域内的积分形式解。然后对该解沿深度方向积分求得了地基土体在三种沿深度分布线荷载作用下的竖向位移解,并对地基内部沿深度分布线源荷载作用下地基表面土体变形问题通过具体算例,运用数值积分计算方法,分析了地基土体的非均质性、荷载分布深度等因素对地基表面土体竖向位移的影响。结果表明:①地基土体的非均质性对地基表面竖向位移有较大影响,相对而言,线源荷载竖向分布深度及荷载分布形式对地表竖向位移的影响较小,且地表竖向位移主要受浅层荷载的影响;②荷载分布深度对地表位移的影响主要体现在土体非均质性较小情况下,且在荷载沿深度减小分布时最为显著。

移动荷载下下卧基岩Gibson地基的动力响应

针对G ibson地基模型,研究了在移动荷载作用下土体的动力响应。基于弹性方程,通过傅立叶级数展开将偏微分方程转化成常微分方程求解,得出了下卧基岩G ibson地基在移动荷载作用下土体中各点的响应,并讨论了在参数变化时土体各点响应的变化。从分析结果来看,表面土体的剪切模量G0的增大、剪切模量变化率α的增大、荷载移动速度c的减小和层厚H的减小都使土体中各点的竖直方向位移减小,当层厚到一定厚度时,可以忽略下卧基岩的影响,简化为半空间模型来考虑。

广义Gibson地基上的路堤稳定性数值分析

介绍了广义Gibson地基上的路堤稳定性数值计算方法,通过大型有限元软件ABAQUS对其进行了分析,提出了广义Gib-son强度折减数值计算在ABAQUS中的实现途径,并对地基非均质性系数m取不同值进行数值计算分析,得到该地基上的路堤边坡稳定安全系数的变化规律,其分析结果对路堤边坡的设计具有指导意义。

Gibson地基在简谐荷载下的竖向振动分析

用解析方法研究了下卧基岩的Gibson地基的动力问题.基于Biot动力固结方程,考虑了土体和水体的惯性力以及水土耦合作用的影响,采用Hankel积分变换求解耦联合方程组,得到动荷载下饱和土振动问题的解答.根据下边界为不透水基岩的边界条件,获得了地基表面作用圆形轴对称周期荷载时土层应力、位移等的一般积分形式解,并利用矩阵传递法完成了对多层地基和Gibson地基的计算.研究表明,激振频率的影响与渗透系数密切相关;随着层厚的增加,反射波的影响迅速衰减.

广义Gibson地基作用竖向均布荷载的位移近似解

以Boussinesq应力解为基础,结合对矩形积分区域进行等积变换的方法,推导得到了广义Gibson地基在竖向矩形均布荷载作用下的竖向位移近似解.通过与均质地基解和有限元解的对比分析,验证位移近似解的合理性和正确性,并给出相应的适用条件.得到的位移近似解可用于建立广义Gibson地基的地基柔度矩阵,便于在桩-土-承台共同作用问题中应用.

成层广义Gibson地基中桩的水平动力响应

为直接求解桩周土切变模量随深度线性变化情形下的单桩水平动力响应问题,基于成层广义Gibson地基,引入Adomian分解法,提出了一种求解非均质地基中桩水平动力响应的方法.相较于初参数法和传递矩阵法,该方法无需对非均质地基进行离散化处理.与数值方法相比,具有计算成本低、精度高和收敛速度快等优点.通过将本文方法和分层方法、均质地基解析方法、数值方法的计算结果进行对比,验证了本文方法的正确性和合理性.分析了桩底边界条件、地基土参数及桩身长细比对桩水平动力响应的影响.结果表明:在非均质地基中,桩土刚度比是影响桩水平动力响应的重要因素,随着地基土切变模量的增大,桩身水平位移幅值减小且分布趋于平缓.此外,相比于其他参数,土层泊松比和阻尼比对桩的水平动力响应影响较小.

Gibson地基中V-T联合受荷桩承载力分析

为探讨桩顶竖向力(V)和扭矩(T)共同作用时的桩身受力特性,于桩顶先作用V后施加T,视桩周土为Gibson地基,并考虑桩-土接触面上的位移非协调性,基于剪切位移法和桩身荷载传递函数建立出桩身位移控制方程,引入力和位移边界条件后,推导出桩周土处于不同受力阶段时的桩身内力位移解析解,由此求得不同V-T组合作用下的桩身承载力,进而获得桩身承载力包络图。进一步的参数分析表明,对于V-T联合受荷桩:保持桩身长径比m0不变,桩身承载力随桩长L的增加而变大,而L不变时,桩身承载力随m0增加而增加;随桩土刚度比λ、桩侧土体剪切模量和极限摩阻力分布常数比值n的增大,桩身承载力逐渐减小;随桩顶扭矩的增加,桩顶所能承受的竖向力不断减小,且减幅先快后慢,最终趋于零。

有限深度Gibson地基上梁的稳定性

采用变分原理,给出了地基弹性模量呈线性变化的Gibson地基上梁稳定性的解析方法。将非均匀地基以改进Vlasov双参数模型模拟,并对地基-梁系统的最小势能取变分,得到梁稳定性计算的控制微分方程,然后建立了特征参数γ与失稳模态的相关关系。梁的失稳荷载可通过求解特征值得到,采用简单的迭代程序可求得失稳荷载与失稳模态。结果表明:地基土表层特性对地基模型的竖向弹性和连续特性影响较大,地基下部的影响有限。地基非均匀性将影响梁的失稳荷载和失稳模态,上硬下软地基上梁失稳将需要更大的失稳荷载。

基于广义Gibson模型的大面积荷载下地基沉降计算方法

随着经济的快速发展,我国大型建(构)筑物、围海造地和场地形成工程日益增多,大面积荷载下的地基沉降问题日益突出,因此开展大面积荷载作用下地基的沉降计算理论研究具有重要的理论价值和现实意义。基于广义Gibson地基模型,考虑地基参数随深度变化的非均质性,求解出大面积荷载作用下地基中心点的竖向位移解析解,利用解析分析对"大面积"荷载进行了讨论与定义。最后,通过上海某大面积场地形成工程实例和三维数值模拟验证了该方法的可行性。结果表明,该计算方法能够较好地反映大面积荷载作用下地基的沉降规律,对于实际工程中预测大面积荷载下地基沉降具有应用价值。