樁基的數(shù)學建模、理論分析與計算方法

前言

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

內(nèi)容概要

本書以樁基為背景，用現(xiàn)代分析方法和手段對結(jié)構(gòu)非線性力學特性進行了數(shù)學建模、理論分析與計算方法的研究。按照數(shù)學模型及應用的框架，全書共10章，約5個專題，在每個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)學模型，提出了相應的分析與計算方法；在敘述和應用中，以樁基的非線性力學特性分析為主進行研究。因此，本書并非只是一本與樁基力學特性分析有關的書，實際上也是一本與結(jié)構(gòu)力學特性分析的建模、分析和計算方法有關的書。    本書不是一般的教科書或者某專業(yè)的專業(yè)教材，其目的在于盡可能架起從工程結(jié)構(gòu)到力學分析的“橋”，為力學、土木工程、機械工程、應用數(shù)學等相關專業(yè)高年級本科生和研究生提供學習和研究的參考，為年輕教師、科研工作者和工程技術人員提供一些有益的研究框架、模型、分析與計算方法，并為他們的教學、科研和設計提供幫助。

書籍目錄

前言第1章  緒論  1.1  樁基及其特點、發(fā)展簡史和研究難點    1.1.1  樁基及其作用和特點    1.1.2  樁基的發(fā)展概況    1.1.3  樁基研究的難點  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  本書的主要內(nèi)容與重點和特色    1.3.1  本書的主要內(nèi)容    1.3.2  本書的重點和特色  參考文獻第2章  梁-柱結(jié)構(gòu)非線性力學行為分析的數(shù)學模型　2.1　引言　　2.2　梁-柱結(jié)構(gòu)非線性力學行為分析的廣義Hamilton原理　2.3　梁-柱結(jié)構(gòu)非線性力學行為分析的數(shù)學模型——微元體分析方法　　2.4　關于梁-柱結(jié)構(gòu)數(shù)學模型的一些評注　參考文獻第3章  非線性彈性梁-柱結(jié)構(gòu)的若干動力學問題第4章  具有初始位移的桿件結(jié)構(gòu)大變形分析的數(shù)學模型及應用第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)學模型及應用第7章  樁-土耦合系統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)力學模型與求解第8章  流體飽和多孔介質(zhì)理論及其若干應用第9章  群樁非線性力學特性分析第10章  若干開放性問題附錄

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　作為本書的開篇，本章從力學角度出發(fā)對樁基工程中所感興趣的一些問題進行比較簡潔的介紹和歸納，包括樁基及其作用和特點、發(fā)展簡史和研究難點，樁基的研究概況與存在的不足，本書的主要內(nèi)容與重點和特色等，至于未能包括其中的其他一些有關重要問題，建議讀者查找相關的著作?！　?.1　樁基及其特點、發(fā)展簡史和研究難點　　1.1.1　樁基及其作用和特點　　樁基礎（簡稱樁基），一般是指利用設置在地基中的樁（或墩）來加固地基時，樁和樁間土以及連接于樁基頂端的承臺聯(lián)合構(gòu)成的一種復合地基，而且主要是縱向增強體復合地基，其中，樁體是縱向增強體，而樁間土體則為基體。隨著地基處理技術的發(fā)展，樁基的應用已不只局限于承受豎向載荷的情況，工程實踐中出現(xiàn)了以承受水平載荷為主的圍護樁、抗滑樁、錨樁等，因此，廣義的“樁基”概念應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合地基。由于樁基是由承臺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，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，樁基起了越來越重要的作用。

編輯推薦

　　隨著科學技術的飛速發(fā)展，樁基的應用越來越廣泛，其種類也越來越多，對樁基的設計承載力的要求也越來越高，因此，樁基的定性分析、數(shù)值模擬、試驗研究以及樁基的檢測手段與技術等成為國內(nèi)外巖土工程專家、力學家、技術人員共同關心的問題。本書正是順應這種發(fā)展趨勢而撰寫的，相信本書的出版不僅具有重要的工程意義，也具有重要的理論價值。

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