基于TLM-PML-VM方法的群樁-地基土動(dòng)力相互作用理論研究.pdf

1、近年來，高速鐵路的建設(shè)取得了舉世矚目的成就。然而列車運(yùn)行引起的橋梁結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)的振動(dòng)也越來越引起研究人員的重視。如何有效預(yù)測動(dòng)力荷載作用下橋梁基礎(chǔ)的振動(dòng)特性以及由此引發(fā)的周圍地基土的振動(dòng)傳遞規(guī)律在研究橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)與控制中尤為重要。
　　本文提出了能夠有效分析群樁基礎(chǔ)-地基土動(dòng)力相互作用的薄層法-完全匹配層-容積法(TLM-PML-VM)相結(jié)合的半解析-半數(shù)值分析方法，研究了層狀地基土中群樁基礎(chǔ)的動(dòng)力特性以及樁基礎(chǔ)周圍地基土的振

2、動(dòng)傳遞規(guī)律，并對(duì)其影響因素進(jìn)行了分析。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)基于薄層法，推導(dǎo)了3維層狀地基土在頻率-波數(shù)域的位移基本解，并通過Fourier-Bessel積分變換及其逆變換，分別得出頻率-空間域內(nèi)點(diǎn)荷載作用下地基土振動(dòng)的位移基本解與均布圓形荷載作用下地基土振動(dòng)的位移基本解;為了考慮振動(dòng)波在地基土邊界的吸收，引入了理想匹配層(PML)邊界條件，同時(shí)將PML應(yīng)用于TLM方法中，分析了地基土振動(dòng)的平面內(nèi)與平面外問題，并將計(jì)算結(jié)果

3、與解析解對(duì)比，驗(yàn)證了TLM-PML方法的有效性;進(jìn)而采用該方法研究了3維地基土的頻散特性以及地基土的振動(dòng)傳遞規(guī)律。
　　(2)根據(jù)容積法（VM)的基本原理建立了承臺(tái)-群樁基礎(chǔ)-分層地基土動(dòng)力相互作用分析模型，并結(jié)合TLM-PML方法推導(dǎo)了承臺(tái)-群樁基礎(chǔ)的動(dòng)力阻抗函數(shù)。用Matlab軟件編寫計(jì)算程序，通過算例驗(yàn)證了TLM-PML-VM方法求解樁基動(dòng)力阻抗的正確性，并對(duì)層狀地基中高承臺(tái)剛性群樁基礎(chǔ)、完全埋入式群樁基礎(chǔ)以及部分埋入式群樁