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以基岩上单-土层场地为例,计算分析了在斜入射平面SH波作用下弹性层状半空间中无限长洞室附近的地表位移.研究表明,层状半空间中地下洞室对波的散射与均匀半空间情况存在显著差别.层状场地由于考虑了场地自身的动力特性,使得洞室附近地表位移幅值的空间变化更为复杂,基岩与土层刚度比、土层厚度对散射效应均有着重要影响.随着基岩与土层刚度比的增大,地表位移幅值整体上逐渐增大;随着土层厚度的增大,土层对地表位移幅值的影响逐渐减小.在频域解答的基础上,给出了层状半空间中洞室对斜入射SH波散射的时域解答,并以Ricker波为例进行了数值计算. 相似文献
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弹性层状半空间中无限长洞室对斜入射 平面SH波的三维散射(Ⅱ) 数值结果与分析 总被引：1，自引：1，他引：0
以基岩上单一土层场地为例, 计算分析了在斜入射平面SH波作用下弹性层状半空间中无限长洞室附近的地表位移. 研究表明, 层状半空间中地下洞室对波的散射与均匀半空间情况存在显著差别. 层状场地由于考虑了场地自身的动力特性, 使得洞室附近地表位移幅值的空间变化更为复杂, 基岩与土层刚度比、 土层厚度对散射效应均有着重要影响. 随着基岩与土层刚度比的增大, 地表位移幅值整体上逐渐增大; 随着土层厚度的增大, 土层对地表位移幅值的影响逐渐减小. 在频域解答的基础上, 给出了层状半空间中洞室对斜入射SH波散射的时域解答, 并以Ricker波为例进行了数值计算. 相似文献
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本文利用间接边界元法,建立层状饱和场地中三维土-基础动力相互作用模型,研究了孔隙中流体的存在、场地动力特性和圆柱形基础的高度对基础阻抗函数的影响。数值结果表明,孔隙中流体的存在对基础阻抗函数有明显的影响,尤其是水平和竖向分量;场地动力特性也对基础阻抗函数有明显的影响,层状饱和场地中阻抗函数围绕相应均匀半空间结果振荡,且基岩与土层刚度比越大或土层厚度越小,振荡的幅度越大,土层厚度越小,振荡的周期越小;另外,基础高度也对阻抗函数有明显的影响,随基础高度增大,阻抗函数逐渐增大。 相似文献
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基于简化的群桩动力计算模型,采用有限元子结构方法和薄层法,提出了与工程实际情况更为接近的完全埋入、部分埋入群桩和刚性桩筏基础的计算方法。分析了层状地基中不同激振频率条件下,承台板厚度、桩间距对于群桩动力阻抗的影响,研究了不同承台板厚度条件下群桩阻抗的分布规律。通过与传统刚性承台下群桩动力特性的比较分析,验证了本模型的合理性。 相似文献
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端承桩在层状地基波动与辐射阻尼影响下的横向地震反应分析 总被引：1，自引：0，他引：1
通过对层状地层中端承桩的分析,建立了合理的几何,数学及力学模型。考虑层状地基ＳＨ与ＳＶ波波动及非线性辐射阻尼影响,应用Ｄｉｒａｃ广义函数及Ｗｉｎｋｌｅｒ地基理论计入各种动力,抗力,地震力及内力等,建立地基波动方程,桩振动方程,地基与桩耦合振动方程。给出了柯西型函数的自由振动解。利用非经典理论正交条件和卷积定理给出了强迫振动地震反应解析解,算例结果充分表明了动力特性及振动规律非常正确,充分体现了本文 相似文献
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工程上广泛采用基于Winkler模型的层状地基反力系数法对桩土水平动力响应进行分析,该方法忽略了地基土剪切作用的影响,与工程实际有一定偏差。另外,对桩土的非线性相互作用和如扩底桩、楔形桩等变截面桩问题常用的传递矩阵法或中心差分法,计算过程较为繁琐。基于Pasternak地基模型和Adomian分解方法,提出一种考虑地基土剪切作用的桩土水平动力相互作用近似计算方法,该方法计算简便且结果精度较高,对变截面桩问题有很好的适用性;并基于该方法,对扩底桩水平动力响应问题和影响因素进行分析。结果指出,扩底半径和上部桩周土弹性模量对扩底桩水平动力响应影响较大,随着扩底半径的增加和桩周土弹性模量的增大,扩底桩水平振动位移幅值逐渐减小。另外,在较低频率的荷载激励下,应考虑土层对桩的剪切作用。 相似文献
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假设桩周土层为成层黏弹性体,土体材料阻尼为黏性阻尼,从三维轴对称角度出发,对任意激振扭矩作用下,成层土中完整桩与土扭转耦合振动时的桩顶振动特性进行了理论研究.首先建立定解问题,然后利用拉氏变换求解得到其振动角位移的形式解,并利用桩土接触界面处的连续条件来考虑桩土耦合作用,使用桩段阻抗函数的传递性进行逐层递推求解,最终得到桩顶频域和时域响应的理论解.通过参数影响分析研究发现,成层土中桩顶复刚度主要受上部土层动力特性及性质影响;随着上层土模量增大桩顶复刚度的刚度部分也相应增大,阻尼部分相应减小.成层土由于土层模量变化,桩的导纳曲线有大峰夹小峰循环的特征.当上层土模量大于下层土模量时,在土层分界面时域波形与初始脉冲反向,反之则同向,土模量突变导致的时域波形的特征反射较平缓,幅度不大. 相似文献
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桩基—非线性框剪结构相互作用体系（上）——群桩阻抗函数的求取 总被引：4，自引：0，他引：4
为研究桩基－非线性框剪结构相互作用体系的地震反应,需要求解群桩基础的动力阻抗函数。本文利用单桩阻抗和群桩动力相互作用因子计算群桩动力阻抗函数,计算并讨论了不同构形群桩阻抗函数在软、中和硬土地基中的变化规律和特点。研究表明：群桩阻抗表现出很强的频率相关性,随土体剪切波速的增大,群桩阻抗有较大幅度的增加,但土体剪切波速的变化对群桩效率（规格化阻抗函数）影响不大。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2017,(5)
为研究自然地质环境条件下非均质层状地基对结构物地震响应的影响,本文通过层状饱和土的刚度矩阵的建立,对不同夹层条件下的地基地震响应进行了对比研究。研究结果表明:相较于均质土层地基,由于非均质地基土层存在的非连续性界面,非均质夹层能明显影响地基的波动响应特征,对地震波有着显著的选择性滤波作用,尤其在含软夹层地基条件下能极大削弱入射波中的高频成分,而硬夹层则能极大滤除地震波中的低频成分。在对地基地震响应研究的基础上,通过对单桩和群桩码头结构的地震响应的数值模拟,对含夹层地基条件下不同刚度结构地震响应特性进行了对比研究。对比研究表明:对不同刚度的结构物,由于其固有自振频率的差异,不同夹层地基对其地震动力响应存在显著不同的影响规律,由于单桩结构较低的固有频率,使得其对低频波更为敏感,其固有振型在含软夹层地基条件下更容易被激发引起结构共振,而群桩结构则刚好相反,由于其更高的固有频率,在软夹层地基条件下由于高频波的滤除使得结构的地震动力响应显著降低,而在均质或含硬夹层条件下更容易激发其固有振型。通过对不同夹层地基条件下结构地震动力响应规律的研究,可以看出结构的地震动力响应同时受地基夹层条件以及结构自身动力特性的影响,相关研究结论可为非均质地基条件下的结构地震响应研究提供参考。 相似文献
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本文对分层弹性地基中端承桩基础按Ｗｉｎｋｌｅｒ（温克尔）地基土模型，通过特性分析，建立了合理的力学模型，经过动力分析，给出了端承桩基础横向自由振动特性及在横向动力载荷与地震载荷作用下强迫反应的解析解。文中的解析公式为分层弹性地基中端承桩基础在横向动力载荷与地震载荷作用下的动力反应分析，提供了一种新的解析方法。 相似文献
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成层粘弹性土中桩土耦合纵向振动时域响应研究 总被引：10，自引：3，他引：7
从三维轴对称角度出发,采用粘性阻尼粘弹性连续土介质模型,考虑桩土相互作用效应,对成层土中桩土纵向耦合振动时的桩顶时域响应进行了解析研究。求解时,首先建立定解问题,然后利用拉氏变换先对底部土层进行求解得到其振动位移形式解,然后利用桩土接触界面连续条件来考虑桩土耦合作用,分析底层土中桩段的动力反应,然后利用桩段阻抗函数的传递性,进行逐层递推求解,最终得到桩顶时域和频域响应的半解析解。通过参数影响分析和与工程实测曲线的对比,讨论分析了成层土中桩土耦合振动的响应特性,验证了本文解。基于本文研究可为桩基抗震、防震设计、桩基动力检测提供新的理论支持。 相似文献
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Apart from some special cases, calculating the dynamic stiffness matrix of foundations on a layered half-space, especially for embedded foundations, is computationally expensive. An efficient method for two-dimensional foundations in a horizontally layered soil media is presented in this paper. This method is based on indirect boundary element methods and uses discrete wave number solution methods for calculating Green's functions for displacements and analytical methods for the integrations over the boundary. For surface foundations, the present method applies at all frequencies. For embedded foundations or for constructing energy transmitting boundaries, because the free-field part is modelled by boundary elements and the excavated part is modelled by finite elements, the present method applies only at low frequencies for the spring coefficients (the real parts of the dynamic stiffness matrix) but applies at all frequencies for the damping coefficients (the imaginary part of the dynamic stiffness matrix) for undamped sites. The novelty of the method can be used for three-dimensional foundations. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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基于复刚度传递多圈层平面应变模型,研究考虑桩周土挤土效应时成层地基中楔形桩的纵向振动问题。首先根据桩周土体的纵向成层情况并考虑楔形桩的变截面特性,将桩土系统沿纵向划分为有限个微元段,对每个微元段的桩周土体建立复刚度传递多圈层平面应变模型,并通过剪切复刚度递推方法求得桩周土作用在桩身的剪切复刚度;然后将求得的剪切复刚度代入桩身纵向振动控制方程,运用Laplace变换技术和阻抗函数递推方法,推导得到考虑桩周土挤土效应时成层地基中楔形桩纵向振动时桩顶复阻抗的解析解;最后,采用参数研究方法在低频范围内分析挤土效应对桩顶复阻抗的影响及其规律。 相似文献
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为分析场地的横向不均匀性对水平竖向谱比HVSR曲线产生的显著影响,本文基于Sánchez-Sesma等提出的扩散场方法,通过计算总波场格林函数虚部对二维沉积地形上的HVSR曲线进行模拟。格林函数虚部则通过刚度矩阵和平面内斜线格林函数采用间接边界元方法进行求解。对二维沉积地形和相应的一维层状半空间的HVSR曲线进行了参数分析,着重讨论了沉积地形的形状、相对计算点位置等因素对HVSR曲线的影响规律。结果表明:沉积地形内外材料阻抗比对HVSR曲线的影响最为显著;随着沉积地形内外材料阻抗差异和沉积侧界面坡度的增大,沉积地形上HVSR曲线的第一峰值点的频率显著增大至相应层状半空间结果的3.3倍,同时HVSR曲线的形态呈现出平台现象;随着计算点到沉积边界距离的减小,HVSR曲线高频段幅值相对较大。根据本文得到的局部地形对HVSR曲线的影响规律,在进行场地勘探时可采用HVSR方法初步确定局部地形的分布位置以降低勘探成本。 相似文献
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This study considers the torsional vibration of a pipe pile in a transversely isotropic saturated soil layer. Based on Biot’s poroelastic theory and the constitutive relations of the transversely isotropic medium, the dynamic governing equations of the outer and inner transversely isotropic saturated soil layers are derived. The Laplace transform is used to solve the governing equations of the outer and inner soil layers. The dynamic torsional response of the pipe pile in the frequency domain is derived utilizing 1D elastic theory and the continuous conditions at the interfaces between the pipe pile and the soils. The time domain solution is obtained by Fourier inverse transform. A parametric study is conducted to demonstrate the influence of the anisotropies of the outer and inner soil on the torsional dynamic response of the pipe pile. 相似文献
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G. B. Muravskii 《地震工程与结构动力学》2007,36(1):13-33
In the paper, several causal linear models leading to nearly frequency independent complex stiffness are studied in time and frequency domains. Along with Biot model other three hereditary models are introduced into analysis. They all ensure practical constancy for damping properties but have limitations concerned with an increase in the real part of complex stiffness of corresponding material elements, as frequency grows. A new suggested method deals with given mechanical system as a whole: the imaginary part of the system compliance is constructed assuming that all elements have constant stiffness (with a modification for imaginary parts near zero frequency) and further the imaginary part of the system is used directly for studying transient vibrations supposing causality of the given mechanical system. The corresponding real part (not needed in the transient response analysis) is determined by Hilbert transformation. Examples relating to systems with one, two and infinite (shear beam) degrees of freedom are carried out for five compared models, allowing to reveal advantages and shortcomings of the models. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Emmanouil Rovithis George Mylonakis Kyriazis Pitilakis 《Bulletin of Earthquake Engineering》2013,11(6):1949-1972
The effect of soil inhomogeneity on dynamic stiffness and kinematic response of single flexural elastic piles to vertically-propagating seismic SH waves is explored. A generalized parabolic function is employed to describe the variable shear wave propagation velocity in the inhomogeneous stratum. A layered soil with piece-wise homogeneous properties is introduced to approximate the continuous inhomogeneity in the realm of a Beam-on-Dynamic-Winkler-Foundation model. The problem is treated numerically by means of a layer transfer-matrix (Haskell–Thompson) formulation, and validated using available theoretical solutions and finite-element analyses. The role of salient model parameters such as pile-head fixity conditions, pile-to-soil stiffness ratio, surface-to-base shear wave velocity ratio and rate of inhomogeneity is elucidated. A new normalization scheme for inertial and kinematic response of such systems is presented based on an average Winkler wavenumber. With reference to long piles in moderately inhomogeneous soils, results indicate that: (a) kinematic pile response is essentially governed by a single dimensionless frequency parameter accounting for pile-to-soil stiffness ratio, pile slenderness and soil inhomogeneity and (b) definition of a characteristic pile wavelength allows an approximate estimation of pile elastodynamic response for preliminary design or analysis. Issues related to domain discretization and Winkler moduli are discussed. 相似文献