基于TLM-PML-VM方法的群樁-地基土動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。然而列車運行引起的橋梁結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)的振動也越來越引起研究人員的重視。如何有效預(yù)測動力荷載作用下橋梁基礎(chǔ)的振動特性以及由此引發(fā)的周圍地基土的振動傳遞規(guī)律在研究橋梁結(jié)構(gòu)的振動與控制中尤為重要。
　　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)的動力特性以及樁基礎(chǔ)周圍地基土的振

2、動傳遞規(guī)律，并對其影響因素進行了分析。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)點荷載作用下地基土振動的位移基本解與均布圓形荷載作用下地基土振動的位移基本解;為了考慮振動波在地基土邊界的吸收，引入了理想匹配層(PML)邊界條件，同時將PML應(yīng)用于TLM方法中，分析了地基土振動的平面內(nèi)與平面外問題，并將計算結(jié)果

3、與解析解對比，驗證了TLM-PML方法的有效性;進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傳遞規(guī)律。
　　(2)根據(jù)容積法（VM)的基本原理建立了承臺-群樁基礎(chǔ)-分層地基土動力相互作用分析模型，并結(jié)合TLM-PML方法推導(dǎo)了承臺-群樁基礎(chǔ)的動力阻抗函數(shù)。用Matlab軟件編寫計算程序，通過算例驗證了TLM-PML-VM方法求解樁基動力阻抗的正確性，并對層狀地基中高承臺剛性群樁基礎(chǔ)、完全埋入式群樁基礎(chǔ)以及部分埋入式群樁