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相似文献
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1.
根据Biot动力控制方程,运用Fourier积分变换技术,并按照混合边值条件和连续条件建立了上覆单相弹性层饱和地基上刚性条形基础竖向振动的对偶积分方程,并将其退化到完全饱和地基的情形。通过引进正交多项式将对偶积分方程化为线性代数方程组,从而得到了上覆单相弹性层的饱和地基上刚性条形基础的竖向振动规律。通过算例分析得到,单相弹性层的厚度对动力柔度系数有着较大的影响,在单相弹性层厚度较小时(小于条形基础半宽的0.1),动力柔度系数曲线与完全饱和的基本重合;完全饱和地基上刚性基础的竖向振动是上覆弹性层厚度Hn=0的特例。  相似文献   

2.
郑长杰  何育泽  丁选明  栾鲁宝  陈业伟 《岩土力学》2022,(6):1434-1440+1452
考虑地基土层厚度的影响,对黏弹性地基上刚性条形基础承受竖向荷载下的动力响应问题进行了理论研究。通过Fourier积分变换求解了地基土的动力控制方程,并结合基底和地基的混合边界条件及土层刚性基岩边界条件,得到了刚性条形基础的对偶积分方程。通过Jacobi正交多项式将其转化为线性方程组并进行数值求解。将所得解退化至弹性半空间,并与已有文献进行了对比,验证了解析解的合理性。分析结果表明:地基土层厚度是影响地基振动产生的表面波衰减以及条形基础动力柔度系数变化的重要因素。通过数值算例发现,只有在土层厚度超过基底宽度大约50倍的情况下,现有的将地基土视为无限半空间的理论解才是合理的。  相似文献   

3.
吴大志  张振营 《岩土力学》2015,36(12):3393-3399
考虑到地基在竖直方向上的非均匀性,结合扭转振动的特点,建立了简谐扭转动荷载作用时剪切模量随深度增大的广义Gibson饱和地基的动力方程,通过积分变换求解了动力方程。考虑到半空间地基表面处应力自由、埋置圆板所在平面为混合边界和无穷深度处为波的辐射边界等条件,得到了广义Gibson饱和地基中刚性圆板扭转振动时的对偶积分方程,通过合适的变换转化成了一个第2类Fredholm积分方程,求解了相应的动力响应问题。对比静扭距作用时的荷载-位移关系,给出了动力柔度系数和扭转角位移幅值的表达式,并把所研究的问题进行退化且与前人成果进行了对比。数值研究表明:当基础的埋置深度小于5倍基础半径时,广义Gibson饱和地基中埋置基础的扭转振动存在明显的边界层现象,且埋置深度越小,边界层现象越明显。  相似文献   

4.
王国才  陈龙珠 《岩土力学》2004,25(Z2):401-404
用解析的方法首次研究了层状饱和地基上刚性圆板的扭转振动特性.运用Hankel变换求解饱和介质动力问题的控制方程,按混合边值条件建立了层状饱和地基上刚性圆板扭转振动的第二类Fredholm积分方程.数值算例给出了动力柔度系数和扭转角幅值随无量纲频率的变化曲线,与单相弹性及匀质饱和介质情况进行了对比分析,并进行了参数研究.  相似文献   

5.
均质弹性地基中单桩的扭转振动特性研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
王国才  王哲  陈龙珠  黄晋 《岩土力学》2008,29(11):3027-3031
利用积分方程的方法研究了均质弹性地基中单桩的扭转振动问题。在分析过程中,首先利用积分变换的方法得出均质弹性地基内作用一埋置扭矩时的基本解。基于基本解,根据变形协调条件建立了控制单桩扭转振动特性的第2类Fredholm积分方程。对所得积分方程进行数值求解得到单桩扭转振动时的扭矩和扭转角及动力柔度系数,并对其进行了参数分析。所得结论对桩基础设计与计算以及桩基低应变扭转波动测技术有一定的指导意义。  相似文献   

6.
王珏  周叮  刘伟庆  王曙光 《岩土力学》2015,36(1):97-103
基于弹性半空间理论,研究两个相邻明置条形基础的摇摆动力相互作用,将各条形基础与地基的接触面分割成若干个子单元,各单元的位移由基础的刚体位移决定。推导了非对称简谐条形均布载荷作用下弹性地基位移的格林函数,通过分段积分及Cauchy主值积分处理多值广义函数的积分问题。运用所得格林函数求解各单元上的接触力,根据叠加原理得到土与相邻明置条形基础的摇摆动力耦合阻抗函数,详细分析了基础和地基参数对摇摆动力相互作用的影响。计算表明,当两明置条形基础距宽比S/L≤4.0时,应考虑其摇摆动力相互作用效应。所提方法具有计算简便和精度高的特点,对全频段阻抗函数的计算均适用,研究结果为结构抗震设计中考虑土体与多基础的动力相互作用提供了理论依据。  相似文献   

7.
艾智勇  张逸帆 《岩土力学》2016,37(5):1243-1248
运用对偶积分方程来求解层状横观各向同性地基与墙下条形基础的共同作用问题。从直角坐标平面应变问题控制方程出发,通过傅里叶(Fourier)变换和层间连续性条件,可以得到层状横观各向同性地基的传递矩阵解。基于该传递矩阵解,并利用条形基础与地基接触的混合边值条件,推导出一组关于基础挠度和地基反力的对偶积分方程。考虑墙下条形基础受到竖向集中荷载的情况,利用弹性薄板理论先求解出条形基础挠度;随后应用雅可比(Jacobi)正交多项式和级数展开的方法,将对偶积分方程转化为线性代数方程组进行求解。编制了相应的计算程序,其计算结果与有限元软件ABAQUS的结果基本吻合,从而验证了所提理论的正确性。算例分析表明,板土相对刚度与地基成层性对地基反力、地表沉降和沿z轴竖向正应力有很大的影响。  相似文献   

8.
考虑埋置基础侧面和底面地基与基础的相互作用,研究了埋置于横观各向同性饱和地基中刚性圆柱基础的扭转振动问题。假设基础侧壁与地基完全黏结,沿侧面对剪应力积分得到了侧壁地基对基础所产生的反扭矩;通过研究位于横观各向同性饱和地基上刚性圆形基础的扭转振动,求得基础底面地基作用于基础的反扭矩。结合基础底面位移和应力连续等条件,根据基础振动的动力平衡方程,求解了相应的动力响应问题。给出了基础的角位移幅值,地基的等效刚度系数和等效阻尼系数的表达式。通过算例研究了相关参数对基础扭转振动的影响。  相似文献   

9.
王鹏  王军  蔡袁强  丁光亚 《岩土力学》2012,33(12):3689-3695
考虑地基与基础的相互作用,运用Biot波动方程理论,研究了饱和地基表面有质量的刚性圆形基础在入射Rayleigh波作用下的摇摆振动问题。将饱和地基中的总波场分解为自由波场、刚体辐射波场及刚体散射波场,从而考虑基础对Rayleigh波的散射。采用Hankel变换求解土体控制方程,结合基础摇摆振动的混合边值条件以及Rayleigh波的动力作用获得基础摇摆振动振幅的表达式。计算结果分析了泊松比、基础质量、透水条件、土体渗透系数等对基础摇摆振动的影响。研究结果表明,与弹性介质相比,饱和地基中孔隙水的存在减弱了基础的摇摆振动,其作用效果与土体渗透系数及地基表面排水条件密切相关。  相似文献   

10.
胡秀青  蔡袁强 《岩土力学》2009,30(12):3739-3746
基于Biot提出的饱和土波动方程,研究了埋置于单层饱和地基中的有质量的刚性圆柱基础的竖向振动问题。运用Hankel积分变换求解饱和土基本动力方程,并考虑基础与地基接触面的混合边值条件,求得了基础底面和基础侧面的动反力,结合基础振动的动力平衡方程,得到了基础竖向振动振幅和地基等效动力刚度的表达式。数值分析结果表明:下卧基岩饱和地基的等效动力刚度和基础振动振幅都呈现出明显的波动现象,土层厚度、基础埋深比、基础质量比对埋置基础的竖向振动有很大影响。  相似文献   

11.
The dynamic response of a rigid strip footing lying on saturated soil is greatly affected by the pore pressure induced by a rocking moment. To consider the complex behavior of the soil under the rocking load, an analytical solution for a rigid strip foundation on saturated soil under a rocking moment is developed under the framework of Biot’s coupling theory. The boundary-value problem for the governing coupling equations for saturated soil is solved using a Fourier transform to yield a pair of dual integral equations. These dual integral equations are transformed into a set of linear equations using an infinite series of orthogonal Jacobi polynomials to yield the compliance functions. In addition, a parametric study has been carried out to examine the influence of: (1) the dimensionless frequency, (2) the dynamic permeability and (3) the Poisson’s ratio on saturated soil under a rocking rigid strip footing.  相似文献   

12.
Based on Biot's dynamic coupled equations, the vertical vibration of an elastic strip footing on the surface of saturated soil is studied. Utilizing the Fourier transform, the governing dynamic differential equations for saturated poroelastic medium are solved. Considering the mixed boundary value conditions at the bottom of the foundation, a pair of dual integral equations about the vertical vibration of an elastic strip footing is derived, which can be converted to a set of linear equations by means of infinite series of orthogonal functions. The relation between the dynamic compliance coefficients and the dimensionless frequency tends to be gentle with decreasing footing rigidity, while the dimensionless frequency has only small effect on the dynamic compliance coefficients. When the dynamic permeability is large, its effect on the dynamic compliance coefficients should be taken into consideration. Furthermore, the dynamic compliance coefficients are found to be not sensitive to Poisson's ratio of the soil for footing on saturated soil. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

13.
刘干斌  姚海林  杨洋  卢正 《岩土力学》2007,28(9):1784-1788
通过对Biot波动方程的修正,得到考虑热-水-力学耦合效应的多孔弹性介质动力响应的控制方程,研究了简谐均布荷载作用下地基土体的热-水-力耦合动力响应问题。利用Fourier变换技术,得到地基中的应力、位移和孔隙水压力积分形式的解答。利用Fourier逆变换得到数值结果,分析了热-水-力学耦合条件下地基土体中温度增量、应力、位移和孔隙水压力响应的分布,并讨论了热源输入的影响, 结果表明:应力、位移和孔隙水压力随 的增大而有一定的减小。  相似文献   

14.
Elastic lateral dynamic impedance functions are defined as the ratio of the lateral dynamic force/moment to the corresponding lateral displacement/rotation at the top ending of a foundation at very small strains. Elastic lateral dynamic impedance functions have a defining influence on the natural frequencies of offshore wind turbines supported on cylindrical shell type foundations, such as suction caissons, bucket foundations, and monopiles. This paper considers the coupled horizontal and rocking vibration of a cylindrical shell type foundation embedded in a fully saturated poroelastic seabed in contact with a seawater half‐space. The formulation of the coupled seawater–shell–seabed vibration problem is simplified by treating the shell as a rigid one. The rigid shell vibration problem is approached by the integral equation method using ring‐load Green's functions for a layered seawater‐seabed half‐space. By considering the boundary conditions at the shell–soil interface, the shell vibration problem is reduced to Fredholm integral equations. Through an analysis of the corresponding Cauchy singular equations, the intrinsic singular characteristics of the problem are rendered explicit. With the singularities incorporated into the solution representation, an effective numerical method involving Gauss–Chebyshev method is developed for the governing Fredholm equations. Selected numerical results for the dynamic contact load distributions, displacements of the shell, and lateral dynamic impedance functions are examined for different shell length–radius ratio, poroelastic materials, and frequencies of excitation. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

15.
根据饱和土弹性波动方程,建立了饱和地基轴对称竖向振动问题的一种有限元-无限元耦合解法并编制了计算程序,其精度应用Lamb问题的理论解来进行检验。参数分析结果表明,地基土的渗透性对单桩复合地基上块体竖向振动速度导纳的低频特性及共振频率影响甚微,但会使高频下的速度导纳幅值有所增大。该方法对饱和土中单桩复合地基动测技术的研究与应用具有一定的理论指导作用。  相似文献   

16.
基于Biot多孔介质波动理论,建立孔隙率、密度、剪切模量和渗透系数相互耦合且同时沿深度变化的非均匀饱和半空间模型,引入量化的非均匀梯度表征地基非均匀程度。在柱坐标系下构建以土骨架位移和孔隙压力为基本未知量的三维动力控制方程,采用算子运算和Hankel积分变换求解控制方程,推导出简谐集中力作用下半空间地基振动响应的积分解。将所得结果分别退化到均匀饱和半空间和弹性半空间与经典Lamb解做了对比,验证了结果的正确性。利用已有研究结论,给出孔隙率、密度、剪切模量和渗透系数之间的耦合关系式,代入推导结果进行数值计算。分别对水饱和地基和气饱和(干土)地基的动力响应进行分析,给出两类地基在动力作用下的振动位移和孔隙压力分布,并对非均匀性的影响作出分析。结果表明:4参数沿地基深度耦连变化对地基的动力响应产生一定程度影响,振动位移和孔隙压力在地层中的衰减速度由此加快。由于水的黏滞性远大于气体,所以水饱和地基中的振动衰减更快。非均匀程度越高,耦合效应的影响越明显。  相似文献   

17.
This paper presents an analytical solution for the lateral dynamic response of a pipe pile in a saturated soil layer. The wave propagations in the saturated soil and the pipe pile are simulated by Biot's three‐dimensional poroelastic theory and one‐dimensional elastic theory, respectively. The governing equations of soil are solved directly without introducing potential functions. The displacement response and dynamic impedances of the pipe pile are obtained based on the continuous conditions between the pipe pile and both the outer and inner soil. A comparison with an existing solution is performed to verify the proposed solution. Selected numerical results for the lateral dynamic responses and impedances of the pipe pile are presented to reveal the lateral vibration characteristics of the pile‐soil system. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

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