回传射线矩阵法分析埋置框架的瞬态动力响应

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1、浙江大学博士学位论文回传射线矩阵法分析埋置框架的瞬态动力响应姓名：余云燕申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：陈云敏;鲍亦兴20040501回传射线矩阵法分析埋置框架的瞬态动力响应摘要对实际工程中大量存在的已有结构物下的桩基，最典型的如埋置框架，其在瞬态荷载作用下的响应，目前尚无有效的分析方法。研究该问题不仅对已有结构物下桩基质量检测具有指导意义，而且也为设计承受冲击荷载的海洋平台、码头工程和输油栈桥等提供理论基础。因此，本文着重研究埋置框架在瞬态荷载作用下的波动反应。论文以弹性波动学为基础，首先研究了埋置框架回传射线矩阵法的基本原理。提出纵波和挠曲波

2、在桩土系统中的波动方程，根据节点的力平衡和位移协调条件建立节点散射关系，引入传播矩阵和置换矩阵，得到结构的回传射线矩阵，并通过Fourier逆变换得到结构的全部瞬态响应。将埋置框架回传射线矩阵法的普遍方程退化，得到桩和弹性地基梁的横向瞬态波动解，并进一步得到无损伤框架结构和有损伤框架结构的瞬态波动解。研究了脉冲持续时间和作用方向、损伤位置和程度对脉冲作用点速度波的影响规律。脉冲作用方向对脉冲作用点的速度波影响很大。利用埋置框架的回传射线矩阵法开展横向脉冲作用下埋置框架的瞬态波动研究。通过节点在时域中的力平衡条件和波前到达时间验证计算结果的正确性。分析了长细

3、比、脉冲持续时间、桩土刚度比、埋桩深度和基桩端部约束条件对轴力波、剪力波和弯矩波的影响，并与普通框架结构进行比较。研究表明埋桩深度和基桩端部约束条件对轴力波、剪力波和弯矩波有重要影响。进一步探讨了埋置框架损伤检测的理论基础。并分析了轴向、横向和斜向脉冲作用下，轴向速度波和横向速度波的波形特点，发现利用轴向和斜向瞬态脉冲作用下轴向速度波的波形特点，可以识别埋置框架结构的损伤。文章最后总结了全文的创造性工作和主要贡献，并提出进一步研究的建议。关键词：回传射线矩阵法，瞬态波动，埋置框架，单桩基础，框架结构，损伤TRANSIENTRESPoNSEANALYSIS0

4、FFRAMESTRUCTUREEMBEDDEDPARTIALLYINSOILBYTHEMETHOD0FREVERBERATl0N．RAYMATRIXABSTRACTTherearenomethodstocalculatethetransientresponseofpilefoundationsunderalargeamountofexiststructuresinactualengineering，themosttypicaloneisframestructureembeddedpartiallyinsoilunderimpact．Infact．thetr

5、ansientresponseresearchofframestructureembeddedpartiallyinsoilnotonlyhasinstructivesignificance，butalsoisthetheoreticalbasisfordesigningmarineplatform，oil—linetrestleandopentypewharfunderimpact．Thus，Idedicatedmyselftotheresearchonthedynamicresponseofframestructureembeddedpartially

6、insoilunderimpactwithrespecttOwavemotion．Basedonelasticwavemotion，theprincipleofreverberation-raymatrixmethodofframestructureembeddedpartiallyinsoilisresearchedfirst．Axialandflexuralwavemotionsarepresentedinsoil—pilesystem．Scatteringmatrixatjointsisobtainedfrommotion’Sequationsand

7、compatibilityconditions．Thereverberation-raymatrixforthestructuresisdeterminedintermsofscatteringmatrix，phasematri)【andpermutationmatrix．nuS．thetransientresponseofthestructuresiSdeterminedfromtheinverseFouriertransform．Thegeneralequationsofframestructureembeddedpartiallyinsoilarer

8、educed，andthentransversewaveofpil