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《饱和粘弹性土层中端承桩纵向振动的轴对称解析解》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、饱和粘弹性土层中端承桩纵向振动的轴对称解析解??应用数学和力学,第31卷第2期??????????????????????????2010年2月15日出版??????AppliedMathematicsandMechanics??????Vo.l31,No.2,Feb.15,2010文章编号:1000-0887(2010)02-0180-11??应用数学和力学编委会,ISSN1000-0887饱和粘弹性土层中端承桩纵向振动的轴对称解析解*杨??骁,??潘??元(上海大学土木工程系,上海200072)(
2、程昌钧推荐)摘要:??基于弹性和饱和多孔介质理论,将桩和饱和土层分别视为单相弹性介质和饱和粘弹性介质,利用Helmholtz分解和变量分离法,在频率域研究了饱和粘弹性土层中端承桩纵向振动的动力特性,给出了饱和粘弹性土层中桩纵向振动时动力响应的轴对称解析解及桩头复刚度的解析表达式.通过数值计算,给出了桩头动刚度因子和等效阻尼随激励频率的响应,考察了饱和土物性参数、桩土模量比、桩长径比、桩Poisson比等参数对桩头刚度因——————————————————————————————————————————
3、—————子和阻尼的影响.研究表明:由于考虑了桩的径向变形效应以及饱和粘弹性土层对桩的径向力作用,轴对称精确解的桩头动刚度因子和阻尼分别与经典Euler-Bernoulli杆模型桩的桩头动刚度因子和阻尼有较大的区别,特别是在若干激励频率处.因此,经典Euler-Bernoulli杆模型桩的适用性具有一定的局限,更加精确的分析应采用三维精确模型.关??键??词:??饱和多孔介质;??桩-土动力相互作用;??轴对称解析解;??纵向振动;??参数研究中图分类号:??O343.2;O321??????文献标志
4、码:??ADO:I10.3879/.jissn.1000-0887.2010.02.007引????言作为工程结构的一种重要基础形式,桩基础应用已有数百年的历史[1],然而,由于土介质的复杂力学性能、桩-土相互作用的复杂性以及桩基应用领域的不断扩大,桩-土相互作用的研究,尤其是动力相互作用的研究至今仍是土木工程等相关领域的重要课题.由于桩基础的力学性能直接决定着上部结构的力学响应,因此,建立合理的物理数学模型以刻画桩-土相互动力作用不仅具有重要的学术价值,而且对实际工程具有重要的指导意义[2-3].桩
5、-土相互的连续介质模型将土介质视为连续体,在一定的简化假定下,可较精确地揭示桩-土间的相互作用机理.———————————————————————————————————————————————[4]基于弹性理论,忽略桩的径向运动,将桩等效为Euler-Bernoulli杆,Novak,Nogami和No-vak首先建立了桩-土作用的二维和三维连续介质模型,研究了单相弹性土(干土)中桩纵向振动的动力特性,并为实验所验证.随后,众多学者对单相土体中桩及群桩的动静力学行为进行了广泛而深入的研究,取得丰富的
6、研究成果.饱和土中桩动力学行为的研究只是在最近十几收稿日期:??2009-11-04;修订日期:??2009-12-18基金项目:??国家自然科学基金资助项目(10872124)作者简介:??杨骁(1965??),男,山西运城人,教授,博士生导师(联系人.Tel/Fax:+86-21-56331519;E-mai:lxyang@shu.edu.cn)[5]*杨??????骁????????潘??????元181年才开始的,以饱和土的Biot模型为基础,Nogami等[6]研究了超孔隙水压力对桩力学特性
7、的[7][8-9]影响.利用虚拟桩的概念和积分方程法,Zeng和Rajapakse首先在频率域中研究了饱和弹性土中垂直受载单桩的动力特性.将桩等效为Euler-Bernoulli杆,李强等给出了饱和弹性土层中桩纵向振动的复阻抗及动力响应的解析解.考虑桩的径向惯性效应,将桩等效为Rayleigh-Love杆,李强等响应.———————————————————————————————————————————————近年来,基于连续介质混合物公理和体积分数概念的多孔介质理论已成功地应用于[13-15]流体饱
8、和多孔介质力学行为的研究分析中,多孔介质理论的数学模型符合连续介质力学公理,避免了混合物理论中由于平均过程而导致的繁杂公式,并且饱和多孔材料的若干微观性质可直接通过宏观性质来描述.在饱和土中桩动力学研究方面,忽略土层水平径向应力和孔隙[16]水压力对桩的作用,将桩分别等效为Euler-Bernoulli杆和Rayleigh-Love杆,刘林超、杨骁和杨骁、蔡雪琼??基于多孔介质理论,研究了饱和土层中端承桩的纵向振动特性,给出了桩头复刚度随激励频率的响应,
