簡諧荷載作用下樁基非線性動力響應(yīng)分析研究.pdf

1、目前正是我國土木工程建設(shè)的高潮時(shí)期，我國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)對樁基設(shè)計(jì)和施工理論的研究顯得尤為重要。在動荷載作用下的樁基的非線性振動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。樁基非線性動力學(xué)系統(tǒng)非常復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)難度大，長期以來，人們主要靠定性分析、簡化的數(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)、土動力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)和振動力學(xué)等理論和方法，來研究樁基非線性振動的一些問題。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問題研究的工程背景及研究意義，對簡諧

3、荷載作用下基樁軸向非線性振動的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢有較全面和系統(tǒng)的綜述。 (2)介紹了Winkle地基梁的基本知識及其在樁基動力分析中的應(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、將樁周土分為近場土和遠(yuǎn)場土，先建立軸向簡諧荷載作用下單樁動力響應(yīng)的力學(xué)模型，用數(shù)理方程方法求解樁與土的振動方程，得到樁基軸向動力響應(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的控制方程，對方程進(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