大直徑樁-非均質(zhì)土耦合振動理論研究.pdf

1、大直徑樁因其更高的承載力和更小的沉降變形等特性而廣泛應(yīng)用于高層建筑、道路和橋梁等大型工程中。但由于樁身特殊的幾何尺寸，其工作性狀無法簡單地應(yīng)用和借鑒以往的樁基理論。目前，相比靜載作用下大直徑的工作性狀研究，對于大直徑樁的縱向動力特性的研究比較匱乏。
　　鑒于此，本文一方面在理論上對大直徑樁的樁身、樁側(cè)土與樁身的相互關(guān)系、樁端土對樁身的支承作用做了簡化模型的處理，采用解析方法較系統(tǒng)地研究了均質(zhì)地基和非均質(zhì)地基中大直徑樁的樁-土耦合縱

2、向振動問題。另一方面采用ANSYS/LS-DYNA對大直徑樁-土耦合縱向振動問題進(jìn)行有限元數(shù)值模擬，驗證數(shù)值分析的可行性。論文的具體研究內(nèi)容有以下幾個方面:
　　(1)基于平面應(yīng)變模型和Rayleigh-Love桿模型，研究粘彈性支承條件下均質(zhì)土中大直徑樁的縱向振動問題。采用積分變換法，解析推導(dǎo)得到激振脈沖作用下樁頂動力響應(yīng)的理論解。并基于所得的理論解，研究大直徑樁身的特性參數(shù)——泊松比、樁徑、樁長和縱波波速等對樁頂振動特性（速度

3、時域曲線、速度頻域曲線、動剛度和動阻尼曲線）的影響。
　　(2)將樁端土粘彈性支承模型替換為類似于一維桿的擴散虛土樁模型，研究徑向非均質(zhì)土中大直徑樁的縱向振動問題。采用積分變換方法和阻抗函數(shù)遞推法，推導(dǎo)得到激振脈沖作用下樁項頻域響應(yīng)的解析解和時域響應(yīng)半解析解。并基于所得的理論解，研究擴散虛土樁的特性參數(shù)——劃分精度、虛土樁長度、擴散角和虛土樁縱波波速等對樁頂振動特性的影響。
　　(3)結(jié)合考慮大直徑樁成樁效應(yīng)引起的樁側(cè)土體施

4、工軟（硬）化和樁側(cè)土縱向成層性，基于擴散虛土樁模型和復(fù)剛度傳遞的多圈層平面應(yīng)變模型建立樁側(cè)土體雙向非均質(zhì)情況下大直徑樁縱向振動的定解問題。利用環(huán)向剪切復(fù)剛度傳遞法和阻抗函數(shù)傳遞法，推導(dǎo)得到樁頂動力響應(yīng)的理論解。通過參數(shù)分析法，研究徑向擾動程度、擾動范圍、縱向軟（硬）夾層厚度、樁身密度等因素對樁頂振動特性的影響機理。
　　(4)利用ANSYS/LS-DYNA建立樁-土耦合模型，分別建立理論求解時樁徑的變化、虛土樁樁長變化、樁側(cè)土縱向