簡(jiǎn)諧荷載作用下樁基非線性動(dòng)力響應(yīng)分析研究.pdf

1、目前正是我國(guó)土木工程建設(shè)的高潮時(shí)期，我國(guó)每年用于工程的樁基數(shù)量與日俱增，樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工水平直接關(guān)系到建筑物的設(shè)計(jì)水平和工程質(zhì)量問題，因此加強(qiáng)對(duì)樁基設(shè)計(jì)和施工理論的研究顯得尤為重要。在動(dòng)荷載作用下的樁基的非線性振動(dòng)特性及樁基和樁周土相互作用等問題，是樁基工程的研究熱點(diǎn)之一。樁基非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)非常復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)難度大，長(zhǎng)期以來，人們主要靠定性分析、簡(jiǎn)化的數(shù)值分析和經(jīng)驗(yàn)方法來解決這類問題。由于分析計(jì)算的精度很低，不得不通過大量的現(xiàn)場(chǎng)或施工摸

2、索來逐步修正，以獲得正確的設(shè)計(jì)方案和施工方法，實(shí)際花費(fèi)的代價(jià)非常之大，至今有許多問題未得到解決。樁基非線性動(dòng)力響應(yīng)等問題的研究，無論是在理論上還是工程設(shè)計(jì)應(yīng)用上，都具有很重大的意義。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、土動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和振動(dòng)力學(xué)等理論和方法，來研究樁基非線性振動(dòng)的一些問題。主要的研究工作如下： (1)在查閱、總結(jié)大量相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，論述了基樁線性及非線性振動(dòng)問題研究的工程背景及研究意義，對(duì)簡(jiǎn)諧

3、荷載作用下基樁軸向非線性振動(dòng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)有較全面和系統(tǒng)的綜述。 (2)介紹了Winkle地基梁的基本知識(shí)及其在樁基動(dòng)力分析中的應(yīng)用，是單樁在軸向周期激勵(lì)作用下產(chǎn)生的非線性動(dòng)力響應(yīng)研究的基礎(chǔ)。 (3)基于改進(jìn)的Winkler地基梁模型，在線彈性條件下，考慮地基土的成層非均質(zhì)性、將樁周土分為近場(chǎng)土和遠(yuǎn)場(chǎng)土，先建立軸向簡(jiǎn)諧荷載作用下單樁動(dòng)力響應(yīng)的力學(xué)模型，用數(shù)理方程方法求解樁與土的振動(dòng)方程，得到樁基軸向動(dòng)力響應(yīng)的

4、表達(dá)式，結(jié)合某實(shí)例的計(jì)算，進(jìn)行了參數(shù)影響分析。 (4)建立了非線性粘彈性基樁軸向振動(dòng)的控制方程，對(duì)方程進(jìn)行無量綱化，在假設(shè)樁基和土材料的非線性彈性和線性粘彈性性質(zhì)都比較弱的情況下，用多時(shí)間尺度法得到了一端固定、另一端自由的樁基非線性軸向受迫振動(dòng)系統(tǒng)主共振時(shí)的穩(wěn)態(tài)幅頻響應(yīng)曲線和失穩(wěn)邊界曲線，分析了系統(tǒng)主共振時(shí)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定性。給出了數(shù)值算例，繪制了粘性非線性系統(tǒng)前兩階固有頻率附近的幅頻響應(yīng)曲線，討論了非線性系數(shù)、粘性系數(shù)和激勵(lì)振幅