分数导数粘弹性土层模型中桩基竖向振动特性研究

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1、分数导数粘弹性土层模型中桩基竖向振动特性研究第28卷第8期Vol.28No.82011年8月Aug.2011文章编号：1000-4750(2011)08-0177-06工程力学ENGINEERINGMECHANICS177分数导数粘弹性土层模型中桩基竖向振动特性研究*刘林超1，闫启方1，杨骁2(1.信阳师范学院土木工程学院，河南，信阳464000；2.上海大学土木工程系，上海200072)摘要：粘弹土体的应力-应变关系利用分数导数粘弹性模型进行描述，建立了分数导数粘弹性土层的竖向振动控制方程。在考虑三维波动的条件下，利用势函数和分离变量的方法求解

2、了分数导数粘弹性土层的竖向振动。考虑桩土边界条件和接触条件对分数导数粘弹性土中桩基的竖向振动进行了研究，分析了主要桩土力学参数对桩顶复刚度和导纳的影响规律。研究表明：分数导数的阶数、土体模型参数和桩长径比对桩顶复刚度和导纳有较大影响；分数导数粘弹性模型可以在较大的范围内较精确地描述土体的力学行为；当长径比增大到一定的程度时再增加长径比对桩基竖向振动特性的影响不大。———————————————————————————————————————————————关键词：分数导数；粘弹性；应力-应变关系；振动特性；势函数中图分类号：TU473.1+2文献

3、标志码：AVERTICALVIBRATIONOFSINGLEPILEINSOILDESCRIBEDBYFRACTIONALDERIVATIVEVISCOELASTICMODEL*LIULin-chao1,YANQi-fang1,YANGXiao2(1.SchoolofCivilEngineering,XinyangNormalUniversity,Xinyang,Henan464000,China;2.DepartmentofCivilEngineering,ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China)Abst

4、ract:Thepaperestablishedtheverticaldynamicgoverningequationsofviscoelasticsoil,wherethestress-strainrelationshipofsoilisdescribedbyfractionalderivativeviscoelasticmodel.Consideringthethree-dimensionalwaveeffectofthesoil-pile,theverticalvibrationofsoildescribedbyfractionalderi

5、vativeviscoleasticmodelissolvedbypotentialfunctionsandthemethodofseparationvariables.Theverticalcoupledvibrationofapileinviscoleasticsoilisinvestigatedwithboundaryandcontactconditions.Theinfluencesofmechanicalparametersofpileandsoilontheverticalvibrationofapileinviscoelastics

6、oilarealsoanalyzed.Theresultsindicatethattheorderoffractionalderivative,themodelparametersofsoilandthelength-radiusratiohavegreatimpactonthecomplexstiffnessandadmittanceatpile———————————————————————————————————————————————head;andthefractionalderivativeviscoelasticmodelcandes

7、cribethemechanicalbehaviormoreaccuratelyinlargerrange;andmoreover,theinfluenceoflength-radiusratiobecomesverysmallerwhenthelength-radiusratioincreasestoacertainvalue..Keywords:fractionalderivative;viscoelsatic;stress-strainrelationship;vibrationcharacteristics;potentialfuncti

8、ons在动荷载作用下桩的承载力取决于桩的工作性能，而桩的工作性能是桩与桩周土之间动力相互作用的结果。Nogami和Novak等[1———