非饱和土中部分埋入桩的竖向振动.pdf

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1、华南理工大学学报(自然科学版)第43卷第2期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVo1．43No．22015年2月(NaturalScienceEdition)February2015文章编号：1000—565X(2015)02-0048—10非饱和土中部分埋人桩的竖向振动米章敏王星华冯国瑞梁燕(1．太原理工大学建筑与土木工程学院，山西太原030024；2．中南大学土木工程学院，湖南长沙410075)摘要：基于三相多孔介质波动方程，考虑孔隙中水和空气两种不相混溶流体间的耦合效应，通过算子分解和分离变量法，在求得轴

2、对称条件下非饱和自由场波动域解答的基础上，结合上下区域的连续性条件以及桩端Winkler弹性支承假定，通过求解桩的振动微分方程，对部分埋入弹性支承桩在竖向稳态谐振作用下的频域响应进行了理论推导，获得了桩顶阻抗函数的封闭解．通过对比饱和条件下完全埋入桩的桩顶复阻抗曲线，发现该退化解与已有的边界元法和虚拟桩法的结果基本吻合，验证了解答的正确性．参数分析结果表明：桩顶复刚度随自由段桩长的增加而大幅降低，孔隙水的参与作用仅在接近完全饱和时才得以发挥，而饱和度和土底反力系数的影响较为有限．关键词：非饱和土；部分埋入桩；弹性支承；竖向振动；阻抗函数中图分类号：TU47d

3、oi：10．3969／j．issn．1000—565X．2015．02．008随着我国交通和能源等基础建设的发展，部分截面形状因子的影响．Sapountzakis等考虑剪切变埋入式桩基础被广泛应用于山区(或深水)桥梁、海形和转动惯量，采用边界元法对任意荷载作用下部上平台以及离岸码头等结构中．与传统的全埋入式分埋人Timoshenko梁进行了非线性动力分析．近些桩基础相比，桩顶自由段的存在使部分埋入桩具有年，国内学者对这一问题也做了进一步研究．任青更小的承载力和动力阻抗，在较大竖向或复杂荷载等基于传递矩阵法和桩一桩相互作用因子，探条件下甚至发生压屈失稳破坏．探

4、讨部分埋人桩在讨了成层土中部分埋人群桩以及柔性高承台群桩的振源(列车、风电机组等)运营或工作期间的动力响竖向动力阻抗；在此基础上，钟锐等将该问题推应对保证上部结构安全和正常工作具有重要的学术广到了非线性土体的情况；此外，余云燕等从损和工程应用价值．伤检测的角度，采用回传射线矩阵法对部分埋入缺在国外，有关部分埋入桩动力响应的研究大多陷桩在半正弦脉冲作用下的频域及时域响应进行了集中在桩的自由振动特性和自振模态上．Lee等⋯分析．基于Winkler地基假定，对部分埋人变截面桩的自以上研究主要针对单相介质土情况，而天然土振特性进行了研究；Catal、Yusuf等4通

5、过引入变层大多为固、液、气三相混合物，孔隙水与土骨架间形曲线的二阶导数来反映桩的剪切效应，推导了单存在着相对运动，并受到空气含量的影响．饱和度的层和双层地基中部分埋入桩在弯矩和剪力作用下自变化将引起土体基质吸力、有效应力等性质发生一振频率的非平凡解，讨论了自由段长度、边界条件和系列的改变，研究符合实际土体环境下的桩土动力收稿日期：2014-04-04基金项目：国家自然科学基金资助项目(51408393)；教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20120162110023)；太原理工大学青年基金资助项目(2013Z011)Foundationitems

6、：SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(51408393)andtheResearchFundfortheDoc—toralProgramofHigherEducationofChina(20120162110023)作者简介：章敏(1984一)，男，博士，讲师，主要从事桩基动力学研究．E—mail：zhangmin021410@126．COrn第2期章敏等：非饱和土中部分埋入桩的竖向振动49相互作用问题应当考虑土体的三相耦合效应．张智竖向激振力P()=P。e，埋入段每延米的桩侧摩卿等¨“

7、在忽略孔隙气体的单相流基础上，首次推阻力为．厂()．导了简化条件下非饱和土层中端承桩在半正弦脉冲为简化计算，假定桩周土为均匀、各向同性的激励作用下的时域响应解答，但所采用的波动方程固、液、气三相弹性多孔介质；地表为透水和透气的仍属于两相介质模型，无法考虑毛细压力作用，具有自由边界；桩一土体系仅发生弹性小变形，且桩一土一定的局限性．借助唯象理论，徐明江建立了三之间完全连续接触，不发生滑移和脱离；基桩等效为相多孔介质的波动方程，并就非饱和地基上薄板竖Euler梁模型，忽略其横向变形．尽管在高承台桩的向振动的混合边值问题进行了分析．从已有文献来极限承载力计算中，应

8、进行折减以考虑压屈稳定，而看，桩在单相和饱和两相介质