变剪模半空间上基础竖向振动分析与土动力特性试验研究

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1、学校代号lQ§32分类号⑩淘确夫挚HUNANL肘TVERSlTY硕士学位论文学号!=Q：Q!!Qi密级变剪模半空间上基础竖向振动分析与土动力特性试验研究学位申请人姓名一——』螳——培养单位1．小r柙1．’院导师姓名及职称李刚t剐教授)学科专业柑r工程研究方向_r‘站构川07作『fJ论文提交日期2005干6』j2【I硕士学位论文摘要本文通过计算分析得到了变剪切模量弹性半空问卜基础竖向振动的积分变换解，并且进行了场地土动力特性试验研究．土体与结构的相互作用是一种客观存在的现象，早在20世纪30年代后划，研究人员已经认识到在地震作用下上部结构与地基是相互影响的藕连体系，廖做为整

2、体系统来研究其动反力。分析一L部结构与地基动力相互作用时，核心问题是建立自由场地震动与基础振动的转换关系。在建立该转换关系时，有效的途径是利用子结构法将焦点集中在分析基础的运动和受力上，这时基础将受到上部结构作用的振动力和基底面的反作用力。这些力都将以基底下的表面位移来表达。因此在分析上部结构与地基动力相互作用时的首要任务是确定基底下的表面位移，从而确定基础的动刚度。基础动刚度一旦求得即可代入整体运动方程，对动力相互作用进行求解。另外在动力机器基础分析中，基础动刚度的意义是众所周知的。目前国内外许多学者对此进行了研究，但纵观其研究成果基本上只研究了土剪切模量为常数或剪切模

3、量沿深度按直线变化或剪切模量沿深度按幂函数这三中类型。本文根据收集到的文献，在前人工作的基础L采用了剪切模量沿深度可近似按指数规律关系增长的场地：t类型。在此基础上，尝试采用了积分变换法分析位于剪切模量沿深度按指数变化弹性半空间上圆形基础的谐和竖向振动问题。该问题可表示为一系列：二重积分方程。通过分析与计算得到了位移的积分变换解，并通过程序计算得到了一系列的位移函数频响曲线。该解可用于基础振动分析和相互作用规律研究，是数值计算分析和试验研究的理论判据。在自由场地振动分析中弄清场地土动力特性也是研究中的一个重要部分，同时，其动力特性参数也是理论分析数值实例中必需的，因此，如

4、何利用试验设备正确测定场地土动力特性参数以及分析动力特性参数的变化规律是课题中一个探讨的问题。针对课题研究所需场地土动力特性参数，结合试验室殴备条件，对课题研究模型试验基地基岩上覆土层粉质粘土的动弹模和阻尼比进行了动三轴试验研究，探讨了固结比及围压对动弹模的影响规律，建立了动应力～应变骨干监线及动弹模、阻尼比与应变的关系曲线。由于所得动应力一应变的骨干曲线接近于双曲线形态，结合以往的研究成果，建议将试验基地场地土视为粘弹性体按等效线性模型进行研究。由试验结果还得到了拟合后的考虑了主固结应力的最大动弹模经验式及动弹模、阻尼比与动应变关系的经验表达式，该表达式可建议用于理论分

5、析和工程实践，也为场地土动力反应分析及土一结变剪模半空间一L基础坚向振动分析与土动力特性试验研究构动力相互作用分析提供了必要的计算参数。关键词：变剪切模薰；竖向振动；积分变换解：动三轴试验；动弹模；阻尼比n硕士学位论文ABSTRACTAnintegralrepresentationfordisplacementsofacircularfootingvibratingverticallywithalinearwavevelocityonaelastichalf—spacewhoseshearmoduluschangesnon—linearlywithdepthwaspres

6、entedbyanalysis．dynamictriaxialtestondynamicmodulusanddampingratioofsoilswasalsocatriedout．Soil·structuredynamicinteractionisaobjectivephenomenon，Whileanalyzingthesoil—structuredynamicinteraction，tiisoffirstimportancetObuildthetranslationrelationshipbetweenthevibrationofsiteandstructure．I

7、tisaeffectivewaytofocusontheanalysisoftheforceandmovmentofthefoundationwhilebuildingthatrelationship．Inthiswaythefoundationwillbeeffectedbythevibrationforceofthestructure．AllthisforcewillbefcIrmulatedwithmovementoftheundersideoffoundation．SOtiistheprincipalsteptOcon