飽和土中樁豎向耦合振動(dòng)理論與應(yīng)用

前言

　　樁基是一種古老的基礎(chǔ)型式，有著悠久的歷史，近幾十年來(lái)在工程中得到了大量應(yīng)用，是使用最為廣泛的深基礎(chǔ)之一。雖然樁基在工程中得到了廣泛的應(yīng)用，研究也比較深入，但是由于樁土相互作用的復(fù)雜性，仍然存在大量值得研究的問(wèn)題，特別是樁土動(dòng)力相互作用，涉及的問(wèn)題更加復(fù)雜，研究還有待進(jìn)一步提高。樁土動(dòng)力相互作用包括樁豎向振動(dòng)、橫向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)及其組合形式，其中樁的豎向振動(dòng)作用是進(jìn)行樁基礎(chǔ)振動(dòng)分析、樁基抗震設(shè)計(jì)、基樁動(dòng)力檢測(cè)以及動(dòng)力沉樁分析的理論基礎(chǔ)。有關(guān)樁的豎向振動(dòng)理論研究由來(lái)已久，經(jīng)典的離散文克勒模型可以較好的模擬樁土間的相互作用，但忽略了土層間的相互聯(lián)系，從平面應(yīng)變模型發(fā)展而來(lái)的粘彈性介質(zhì)連續(xù)體樁豎向振動(dòng)模型考慮了土層之間的聯(lián)系，但忽略了地基土的多相性，沒(méi)有考慮孔隙水壓力的影響，事實(shí)上在樁土耦合振動(dòng)時(shí)，孔隙水特性對(duì)樁振動(dòng)有重要的影響，樁振動(dòng)造成孔壓升高，有效應(yīng)力發(fā)生變化，從而影響樁的動(dòng)力特性。近年來(lái)飽和多孔介質(zhì)中的樁振動(dòng)研究引起了研究者的廣泛重視，一些研究者采用虛擬樁法開展了飽和土中樁振動(dòng)的研究，取得了一系列的成果，這些成果在樁振動(dòng)分析、樁隔振設(shè)施分析中發(fā)揮了重要的作用，但虛擬樁法的不足在于樁土間必須滿足完全黏結(jié)條件，這限制了該方法的進(jìn)一步應(yīng)用。在實(shí)際工程中，諸如基樁動(dòng)力檢測(cè)、動(dòng)力沉樁、強(qiáng)震作用下的樁基振動(dòng)等問(wèn)題的分析不可避免的會(huì)遇到樁土滑移、樁周擾動(dòng)等非完全黏結(jié)的情況，這些也是樁士動(dòng)力相互作用理論的重要研究?jī)?nèi)容之一。隨著數(shù)值計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，上述許多樁土動(dòng)力接觸問(wèn)題可以借助數(shù)值計(jì)算方法予以解決。數(shù)值方法可以分析較為復(fù)雜的樁土接觸條件，便于群樁分析，使得樁土動(dòng)力耦合問(wèn)題的分析和求解快速發(fā)展。

內(nèi)容概要

本書是關(guān)于樁土動(dòng)力相互作用理論的專著。書中論述了飽和多孔介質(zhì)中樁的豎向振動(dòng)模型及其解，研究了樁豎向振動(dòng)的工程特性，總結(jié)了飽和土中樁豎向振動(dòng)領(lǐng)域近年來(lái)的研究進(jìn)展。全書內(nèi)容系統(tǒng)、新穎、實(shí)用性強(qiáng)。    全書分六章。第1章為緒論，闡述樁豎向振動(dòng)理論的發(fā)展與研究現(xiàn)狀；第2章至第4章為單層飽和土中樁豎向振動(dòng)的基本理論，主要研究不同邊界條件和樁土相互作用條件下的樁振動(dòng)基本解和土層振動(dòng)模式；第5章為成層飽和土中樁的豎向振動(dòng)理論；第6章為樁豎向振動(dòng)理論在大直徑樁、凍融地區(qū)及海洋環(huán)境中的基樁動(dòng)力特性分析中的應(yīng)用。    本書可供從事巖土工程、工程抗震領(lǐng)域的教學(xué)、科研人員參考使用，并可供相關(guān)專業(yè)的研究生使用。

書籍目錄

前言第1章  緒論  1.1  引言  1.2  樁基動(dòng)力學(xué)研究簡(jiǎn)介  1.3  樁土豎向耦合振動(dòng)理論研究現(xiàn)狀    1.3.1  單相介質(zhì)中樁豎向振動(dòng)研究    1.3.2  飽和兩相介質(zhì)中樁豎向振動(dòng)研究  1.4  本書內(nèi)容編排  參考文獻(xiàn)第2章  單層飽和土中樁豎向耦合振動(dòng)理論  2.1  單層飽和土中端承樁豎向耦合振動(dòng)    2.1.1  數(shù)學(xué)模型與基本假定    2.1.2  樁土耦合問(wèn)題求解    2.1.3  數(shù)值結(jié)果與分析    2.1.4  工程實(shí)例  2.2  飽和土中非端承樁豎向振動(dòng)理論    2.2.1  基本控制方程    2.2.2  樁土系統(tǒng)振動(dòng)解    2.2.3  樁的復(fù)動(dòng)剛度特性    2.2.4  樁頂速度和位移幅頻響應(yīng)    2.2.5  樁土系統(tǒng)時(shí)域特性分析    2.2.6  對(duì)比與討論  2.3  徑向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化的飽和土中樁豎向振動(dòng)    2.3.1  飽和土中樁豎向振動(dòng)模型分析    2.3.2  簡(jiǎn)化模型豎向耦合振動(dòng)解    2.3.3  模型對(duì)比分析  參考文獻(xiàn)第3章  擾動(dòng)作用下飽和土中樁豎向振動(dòng)理論  3.1  樁土滑移作用下樁豎向振動(dòng)理論    3.1.1  端承樁考慮樁土滑移時(shí)樁豎向振動(dòng)    3.1.2  非端承樁考慮樁土滑移時(shí)樁豎向振動(dòng)  3.2  分區(qū)土樁豎向振動(dòng)理論    3.2.1  擠土樁豎向振動(dòng)的簡(jiǎn)化模型    3.2.2  擠土樁豎向振動(dòng)問(wèn)題求解    3.2.3  數(shù)值計(jì)算與分析    3.2.4  工程應(yīng)用分析  3.3  飽和土中擠密樁豎向振動(dòng)兩階段分析    3.3.1  擠密樁振動(dòng)簡(jiǎn)化模型    3.3.2  樁土耦合振動(dòng)分析    3.3.3  數(shù)值計(jì)算與分析    3.3.4  工程應(yīng)用分析  參考文獻(xiàn)第4章  樁豎向振動(dòng)引起的飽和土層振動(dòng)分析  4.1  飽和土層復(fù)阻抗分析    4.1.1  復(fù)阻抗定義    4.1.2  樁振動(dòng)引起飽和土層振動(dòng)模式    4.1.3  土層模態(tài)影響因素分析    4.1.4  與其他解的對(duì)比分析.  4.2  樁豎向振動(dòng)引起飽和土中孔壓積累    4.2.1  樁振動(dòng)模型    4.2.2  樁周土中孔壓積累分析    4.2.3  數(shù)值結(jié)果與分析  參考文獻(xiàn)第5章  成層飽和土中樁豎向振動(dòng)理論與應(yīng)用  5.1  成層飽和土中樁豎向振動(dòng)    5.1.1  數(shù)學(xué)模型與基本假定    5.1.2  樁土耦合振動(dòng)問(wèn)題求解    5.1.3  層間相互作用假定的影響    5.1.4  成層土中完整樁的耦合振動(dòng)特性    5.1.5  工程實(shí)例  5.2  任意段變阻抗樁豎向振動(dòng)分析    5.2.1  任意變截面樁的振動(dòng)特性分析    5.2.2  任意變模量樁的振動(dòng)特性分析  參考文獻(xiàn)第6章  樁豎向振動(dòng)理論的工程應(yīng)用  6.1  大直徑樁豎向振動(dòng)理論與應(yīng)用    6.1.1  控制方程與定解條件    6.1.2  樁土耦合振動(dòng)解    6.1.3  數(shù)值分析    6.1.4  工程實(shí)例  6.2  凍融作用下基樁豎向振動(dòng)特性研究    6.2.1  數(shù)學(xué)模型與基本假定    6.2.2  樁土耦合問(wèn)題求解    6.2.3  凍融參數(shù)說(shuō)明    6.2.4  數(shù)值分析    6.2.5  實(shí)例分析  6.3  海洋基樁的豎向振動(dòng)特性與應(yīng)用    6.3.1  數(shù)學(xué)模型與基本假定    6.3.2  豎向振動(dòng)解    6.3.3  數(shù)值計(jì)算分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　樁基作為一種承載力高、強(qiáng)度大、耐久性好的深基礎(chǔ)型式，在工程中有著廣泛應(yīng)用，它通常用在淺基礎(chǔ)不能滿足承載力的要求或需通過(guò)樁基來(lái)提供橫向承載力的工程中，這類情況下樁基主要用來(lái)承受靜荷載。在高聳結(jié)構(gòu)物、海岸結(jié)構(gòu)、動(dòng)力基礎(chǔ)或地震區(qū)的結(jié)構(gòu)工程中，樁基還將承受風(fēng)力、波浪力、不平衡慣性力以及地震力等動(dòng)力荷載。動(dòng)力荷載按荷載特性可分為周期荷載、沖擊荷載和隨機(jī)荷載。樁振動(dòng)理論就是研究樁基礎(chǔ)在各種不同性質(zhì)動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題，它對(duì)于抗震設(shè)計(jì)及樁基動(dòng)力檢測(cè)等工作均具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。　　隨著現(xiàn)代樁基工程的發(fā)展，出現(xiàn)了各種形式的樁基和施工方法，但不管何種施工方法，都不可避免的出現(xiàn)一些問(wèn)題，如縮頸、夾泥、混凝土離析或斷裂等缺陷，這些缺陷不同程度地影響著樁的承載力，威脅到工程的安全，同時(shí)由于樁基工程的隱蔽性，增大了檢測(cè)的難度，迫使研究工作者和設(shè)計(jì)人員不斷加大對(duì)樁基抗震設(shè)計(jì)和基樁動(dòng)力檢測(cè)的研究力度。從這兩個(gè)實(shí)際工程領(lǐng)域出發(fā)，研究者一方面開展了樁基振動(dòng)研究，另一方面對(duì)樁的波動(dòng)傳播問(wèn)題展開研究，逐漸形成了地基基礎(chǔ)學(xué)科的一個(gè)分支——樁基動(dòng)力學(xué)?！　”菊率紫葘?duì)樁基動(dòng)力學(xué)的研究作一個(gè)扼要回顧，然后重點(diǎn)闡述樁土耦合振動(dòng)理論研究的發(fā)展，最后簡(jiǎn)要介紹本書主要內(nèi)容和編排體系。

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