论文摘要
本文基于平面应变模型得到桩侧土复刚度,分别建立了变截面大直径桩-饱和土耦合振动模型和扩底大直径桩-饱和土耦合振动模型,获得了所建模型的理论解,并以数值模拟方法和室内模型试验方法对上述理论模型得到的理论解进行对比验证,证明了本文理论模型建立的正确性。本文的主要工作分为以下几个方面:（1）建立变截面大直径桩-饱和土耦合振动模型。根据多孔介质理论和Novak薄层法建立饱和土动力控制方程,得出桩侧饱和土体对桩身作用的复刚度,桩底采用粘弹性支承,将桩身按截面大小分为若干段,并将每段都视为Rayleigh-Love杆来考虑其横向惯性效应。利用拉氏变换并结合初始,边界,连续条件和阻抗函数递推法得出桩顶阻抗和桩顶速度频域解析解,再通过卷积定理和逆傅里叶变换得出桩顶速度时域半解析解。并分析了桩侧土存在软硬夹层、桩身出现变截面以及变截面段桩长度和位置发生变化时对变截面大直径桩桩顶动力响应的影响。（2）建立扩底大直径桩-饱和土耦合振动模型。根据多孔介质理论和Novak薄层法建立饱和土动力控制方程,得出桩侧饱和土体对桩身的作用的复刚度,桩底采用粘弹性支承,将大直径段桩和扩大头段桩分别分为若干段并将每一段桩都视为Rayleigh-Love杆来考虑其横向惯性效应。利用拉氏变换并结合初始,边界,连续条件和阻抗函数递推法得出桩顶阻抗和桩顶速度频域解析解,再通过卷积定理和逆傅里叶变换得出桩顶速度时域半解析解。并分析了桩侧土体水的体积分数、桩侧土体的剪切波速、扩大头段桩的扩散角和桩长对扩大头大直径桩桩顶动力响应的影响。（3）使用ANSYS软件进行有限元建模。详细分析了桩侧土存在软硬夹层、桩身存在变截面以及变截面段桩长度和位置对大直径桩桩顶动力响应的影响以及桩侧土体水的体积分数、桩侧土体的剪切波速、扩大头段桩的扩散角和桩长等因素对扩底大直径桩桩顶动力响应的影响。再将本文理论解与有限元数值解进行对比分析,验证了本文理论解的正确性。（4）开展室内模型试验。制备完整桩、缩颈桩以及扩颈桩三根模型桩,并分别对3根桩进行低应变动测试验,提取得到桩顶的速度时间曲线。通过反演和拟合,将试验解与理论解分析比对,进一步验证本文理论解的正确性。
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摘要Abstract第一章 绪论 1.1 选题背景与意义 1.2 国内外研究现状 1.2.1 解析理论研究 1.2.2 数值模拟研究 1.2.3 模型试验研究 1.3 本文研究内容 1.4 技术路线图第二章 变截面大直径桩-饱和土耦合振动研究 2.1 引言 2.2 数学模型与基本假定 2.3 饱和土体的动力响应 2.4 变截面大直径桩的纵向振动方程 2.5 相关参数对桩顶动力响应的影响与分析 2.5.1 缩（扩）颈对桩顶动力响应的影响 2.5.2 变截面位置（埋深）对桩顶动力响应的影响 2.5.3 变截面长度对桩顶动力响应的影响 2.5.4 桩侧土存在软硬夹层对桩顶动力响应的影响 2.5.5 桩身泊松比对桩顶动力响应的影响 2.6 本章小结第三章 扩底大直径桩-饱和土耦合振动研究 3.1 引言 3.2 数学模型与基本假定 3.3 饱和土体的动力响应 3.4 扩底大直径桩的纵向振动方程 3.5 相关参数对桩顶动力响应的影响与分析 3.5.1 水的体积分数对桩顶动力响应的影响 3.5.2 桩侧土体剪切波速对桩顶动力响应的影响 3.5.3 扩大头段桩的扩散角对桩顶动力响应的影响 3.5.4 扩大头段桩桩长对桩顶动力响应的影响 3.6 本章小结第四章 大直径桩纵向振动数值计算分析 4.1 引言 4.2 ANSYS简介 4.3 以ANSYS进行有限元分析的步骤 4.3.1 单元属性和材料性质的的定义 4.3.2 建立几何模型 4.3.3 划分网格 4.3.4 设置边界条件 4.3.5 施加荷载 4.3.6 有限元计算以及曲线的提取 4.4 变截面大直径桩ANSYS计算解和理论解对比分析 4.4.1 变截面大直径桩基础模型对比 4.4.2 变截面大直径桩桩身存在缩（扩）颈的对比 4.4.3 变截面大直径桩缩（扩）颈段桩位置（埋深）不同时的对比 4.4.4 变截面大直径桩缩（扩）颈段桩长度不同时的对比 4.4.5 变截面大直径桩桩侧土体存在软（硬）夹层的对比 4.4.6 变截面大直径桩桩身泊松比不同时的对比 4.5 扩底大直径桩ANSYS计算解和理论解对比分析 4.5.1 扩底大直径桩基础模型的对比 4.5.2 扩底大直径桩桩侧土水的体积分数不同时的对比 4.5.3 扩底大直径桩桩侧土体剪切波速不同时的对比 4.5.4 扩底大直径桩扩散角不同时的对比 4.5.5 扩底大直径桩扩大头段桩长度不同时的对比 4.6 本章小结第五章 变截面大直径桩室内模型试验 5.1 引言 5.2 试验目的 5.3 试验器材与设备 5.4 试验方案 5.5 试验结果分析 5.6 本章小结第六章 结论与展望 6.1 总结 6.2 展望参考文献图表目录致谢作者简介攻读硕士期间发表的论文
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 何梦泽
导师: 杨冬英
关键词: 变截面大直径桩,饱和土,纵向振动,有限元数值分析,模型试验
来源: 苏州科技大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 地质学,建筑科学与工程
单位: 苏州科技大学
分类号: TU435;TU473.1
总页数: 81
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标签：变截面大直径桩论文; 饱和土论文; 纵向振动论文; 有限元数值分析论文; 模型试验论文;
