樁基的數(shù)學(xué)建模、理論分析與計(jì)算方法

前言

　　人類利用樁基來(lái)建造房屋也許可以追溯到新石器時(shí)代，但是利用數(shù)學(xué)和力學(xué)的理論、方法和手段來(lái)研究樁基的力學(xué)特性，把樁基的設(shè)計(jì)建立在一定的理論分析基礎(chǔ)上不過(guò)是近百年來(lái)的事。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，樁基除了應(yīng)用于一般民用建筑外，還廣泛應(yīng)用于港口、船塢、橋梁、近海鉆采平臺(tái)、高聳建筑物、邊坡等工程；樁基不僅用來(lái)承受豎向抗壓載荷，而且還用于抵抗波浪力、地震力、土壓力、車輛制動(dòng)力等水平載荷及豎向抗拔載荷等。因此，樁基的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其種類也越來(lái)越多，對(duì)樁基的設(shè)計(jì)承載力的要求也越來(lái)越高，因此，樁基的定性分析、數(shù)值模擬、試驗(yàn)研究以及樁基的檢測(cè)手段與技術(shù)等成為國(guó)內(nèi)外巖土工程專家、力學(xué)家、技術(shù)人員共同關(guān)心的問(wèn)題。本書(shū)正是順應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì)而撰寫的，相信本書(shū)的出版不僅具有重要的T程意義，也具有重要的理論價(jià)值?！　∽髡唛L(zhǎng)期從事固體力學(xué)的理論、方法和應(yīng)用的教學(xué)與研究，在固體力學(xué)領(lǐng)域耕耘數(shù)十載，但是接觸與樁基有關(guān)的力學(xué)問(wèn)題還是近十幾年的事。在1994年訪問(wèn)日本期間，三口大學(xué)的三浦房紀(jì)教授和早稻田大學(xué)的濱田正則教授希望能夠在“地下工程”的相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行合作研究，1997年日本文部省獎(jiǎng)學(xué)金資助了朱媛媛赴日本三口大學(xué)攻讀博士學(xué)位，研究樁基的非線性穩(wěn)定性。2001年作者再次訪問(wèn)日本時(shí)，三浦房紀(jì)教授建議對(duì)分層土中樁基的大變形進(jìn)行理論分析和數(shù)值模擬研究。之后，作者進(jìn)行了為期半年多的集中調(diào)研，于2002年申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“樁基靜動(dòng)力學(xué)行為的非線性分析”，并得到了資助（50278051），于是作者研究組開(kāi)始了樁基力學(xué)行為分析的研究工作。之后，研究組成員在相關(guān)領(lǐng)域又先后得到上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)浦江人才計(jì)劃項(xiàng)目（07pjl4073）、上海市重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（S30106）、上海市教育委員會(huì)“上海高校選拔培養(yǎng)優(yōu)秀青年教師科研專項(xiàng)基金”和中國(guó)博士后科學(xué)基金（20080440613）等的資助。

內(nèi)容概要

本書(shū)以樁基為背景，用現(xiàn)代分析方法和手段對(duì)結(jié)構(gòu)非線性力學(xué)特性進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模、理論分析與計(jì)算方法的研究。按照數(shù)學(xué)模型及應(yīng)用的框架，全書(shū)共10章，約5個(gè)專題，在每個(gè)專題中都合理地建立了結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)組合的多種數(shù)學(xué)模型，提出了相應(yīng)的分析與計(jì)算方法；在敘述和應(yīng)用中，以樁基的非線性力學(xué)特性分析為主進(jìn)行研究。因此，本書(shū)并非只是一本與樁基力學(xué)特性分析有關(guān)的書(shū)，實(shí)際上也是一本與結(jié)構(gòu)力學(xué)特性分析的建模、分析和計(jì)算方法有關(guān)的書(shū)。    本書(shū)不是一般的教科書(shū)或者某專業(yè)的專業(yè)教材，其目的在于盡可能架起從工程結(jié)構(gòu)到力學(xué)分析的“橋”，為力學(xué)、土木工程、機(jī)械工程、應(yīng)用數(shù)學(xué)等相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生提供學(xué)習(xí)和研究的參考，為年輕教師、科研工作者和工程技術(shù)人員提供一些有益的研究框架、模型、分析與計(jì)算方法，并為他們的教學(xué)、科研和設(shè)計(jì)提供幫助。

書(shū)籍目錄

前言第1章  緒論  1.1  樁基及其特點(diǎn)、發(fā)展簡(jiǎn)史和研究難點(diǎn)    1.1.1  樁基及其作用和特點(diǎn)    1.1.2  樁基的發(fā)展概況    1.1.3  樁基研究的難點(diǎn)  1.2  樁基的研究概況與存在的不足    1.2.1  樁基的研究理論和方法    1.2.2  存在的不足  1.3  本書(shū)的主要內(nèi)容與重點(diǎn)和特色    1.3.1  本書(shū)的主要內(nèi)容    1.3.2  本書(shū)的重點(diǎn)和特色  參考文獻(xiàn)第2章  梁-柱結(jié)構(gòu)非線性力學(xué)行為分析的數(shù)學(xué)模型　2.1　引言　　2.2　梁-柱結(jié)構(gòu)非線性力學(xué)行為分析的廣義Hamilton原理　2.3　梁-柱結(jié)構(gòu)非線性力學(xué)行為分析的數(shù)學(xué)模型——微元體分析方法　　2.4　關(guān)于梁-柱結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型的一些評(píng)注　參考文獻(xiàn)第3章  非線性彈性梁-柱結(jié)構(gòu)的若干動(dòng)力學(xué)問(wèn)題第4章  具有初始位移的桿件結(jié)構(gòu)大變形分析的數(shù)學(xué)模型及應(yīng)用第5章  樁基的非線性穩(wěn)定性分析第6章  具有間斷性條件的結(jié)構(gòu)大變形分析的數(shù)學(xué)模型及應(yīng)用第7章  樁-土耦合系統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型與求解第8章  流體飽和多孔介質(zhì)理論及其若干應(yīng)用第9章  群樁非線性力學(xué)特性分析第10章  若干開(kāi)放性問(wèn)題附錄

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　作為本書(shū)的開(kāi)篇，本章從力學(xué)角度出發(fā)對(duì)樁基工程中所感興趣的一些問(wèn)題進(jìn)行比較簡(jiǎn)潔的介紹和歸納，包括樁基及其作用和特點(diǎn)、發(fā)展簡(jiǎn)史和研究難點(diǎn)，樁基的研究概況與存在的不足，本書(shū)的主要內(nèi)容與重點(diǎn)和特色等，至于未能包括其中的其他一些有關(guān)重要問(wèn)題，建議讀者查找相關(guān)的著作。　　1.1　樁基及其特點(diǎn)、發(fā)展簡(jiǎn)史和研究難點(diǎn)　　1.1.1　樁基及其作用和特點(diǎn)　　樁基礎(chǔ)（簡(jiǎn)稱樁基），一般是指利用設(shè)置在地基中的樁（或墩）來(lái)加固地基時(shí)，樁和樁間土以及連接于樁基頂端的承臺(tái)聯(lián)合構(gòu)成的一種復(fù)合地基，而且主要是縱向增強(qiáng)體復(fù)合地基，其中，樁體是縱向增強(qiáng)體，而樁間土體則為基體。隨著地基處理技術(shù)的發(fā)展，樁基的應(yīng)用已不只局限于承受豎向載荷的情況，工程實(shí)踐中出現(xiàn)了以承受水平載荷為主的圍護(hù)樁、抗滑樁、錨樁等，因此，廣義的“樁基”概念應(yīng)該也包括這些類型的樁及其基體?！　≡S多地區(qū)的天然地基土（特別是軟土）一般都不能滿足上部結(jié)構(gòu)載荷及沉降變形要求，因而需要采用樁基和各種類型的復(fù)合地基。由于樁基是由承臺(tái)將若干根樁的頂部聯(lián)結(jié)成整體，以共同承受載荷的一種深基礎(chǔ)，因此具有比較大的整體性和剛度，能承受更大的豎向載荷和水平載荷，能適應(yīng)高、重、大的建筑物的要求，在近代土木工程的發(fā)展中，樁基起了越來(lái)越重要的作用。

編輯推薦

　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，樁基的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其種類也越來(lái)越多，對(duì)樁基的設(shè)計(jì)承載力的要求也越來(lái)越高，因此，樁基的定性分析、數(shù)值模擬、試驗(yàn)研究以及樁基的檢測(cè)手段與技術(shù)等成為國(guó)內(nèi)外巖土工程專家、力學(xué)家、技術(shù)人員共同關(guān)心的問(wèn)題。本書(shū)正是順應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì)而撰寫的，相信本書(shū)的出版不僅具有重要的工程意義，也具有重要的理論價(jià)值。

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