分數(shù)導數(shù)粘彈性土層中單(群)樁水平振動特性研究.pdf

1、樁基在實際工程中有著廣泛的應用,在各種動態(tài)激勵作用下樁基的動態(tài)力學行為的研究在樁基抗震設(shè)計、樁基動力檢測等方面具有十分重要的應用價值和意義。由于樁土之間的動力相互作用將導致能量在場地土中的耗散和傳播,所以樁土動力相互問題是研究樁基振動的難點和關(guān)鍵。為了考慮土體的粘彈性性質(zhì),需要采取合理的粘彈性本構(gòu)模型。隨著分數(shù)導數(shù)粘彈性理論的發(fā)展,分數(shù)導數(shù)粘彈性理論在巖土工程中的應用越來越引起關(guān)注,而將分數(shù)導數(shù)粘彈性理論運用到樁基振動方面的研究目則很少

2、,本文在分數(shù)導數(shù)粘彈性本構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)上研究單樁和群樁的水平振動特性。
　　 基于分數(shù)導數(shù)理論、粘彈性理論、彈性動力學、樁基動力學等相關(guān)理論,建立了以位移表示的分數(shù)導數(shù)粘彈性土層的水平振動控制方程,借助于勢函數(shù)和分離變量的方法求解了分數(shù)導數(shù)粘彈性土層的水平振動問題,得到了分數(shù)導數(shù)粘彈性土層中單樁水平振動的半解析解。用分數(shù)導數(shù)粘彈性模型描述土體的本構(gòu)關(guān)系,樁土將之間的動力相互作用通過Winkler動力彈簧一阻尼器模擬,在Novak平

3、面模型的基礎(chǔ)上,得到了分數(shù)導數(shù)粘彈性土層的水平位移衰減函數(shù)和樁樁動力相互作用因子,在此基礎(chǔ)上,研究了分數(shù)導數(shù)粘彈性土層中群樁的水平振動特性,并進行了相關(guān)參數(shù)的研究分析和討論研究。結(jié)果表明:分數(shù)導數(shù)粘彈性土層中單樁和群樁的水平振動可以退化到經(jīng)典粘彈性和彈性解的情況,分數(shù)導數(shù)的階數(shù)和土體模型參數(shù)對分數(shù)導數(shù)粘彈性土層中單樁和群樁的水平振動有較大的影響,當Tσ／Tε>1時水平動力阻抗虛部將出現(xiàn)負值,且水平動力阻抗虛部的絕對值隨Tσ／Tε的增大將