[发明专利]一种层状Pasternak地基中相邻桩基水平动力相互作用分析方法及系统

说明书

本发明实施例公开了一种层状Pasternak地基中相邻桩基水平动力相互作用分析方法及系统，其包括：S1、给定相邻桩基水平动力相互作用简化力学模型对应的假定条件；S2、创建考主动桩桩身单元的动力平衡方程；S3、创建主动桩桩身水平振动位移和转角关系方程并获得对应的位移通解；S4、计算主动桩的桩身水平振动位移、桩身弯矩以及剪力；S5、计算由主动桩I引起的被动桩II的动态位移并计算出邻桩相互作用因子。本发明能更好的模拟桩周土体对桩身的约束作用；且同时考虑轴向力作用下的相邻桩基水平动力相互作用，能适用于复杂多向荷载作用下的相邻桩基水平振动问题，更符合实际工程中群桩相互作用体系的研究，可为桩基动力理论提供指导和参考作用。

技术领域

本发明涉及桩土水平振动技术领域，尤其涉及一种层状Pasternak地基中考虑轴向力作用的相邻桩基水平动力相互作用分析方法及系统。

背景技术

目前，在解决桩体水平振动动力响应问题时，为方便计算，桩周土体一般简化为Winkler模型。但是Winkler地基模型忽略了土的剪切效应，不能反映土体在纵向各层之间的连续性，使得计算结果在理论上不够严密。而Pasternak地基模型在Winkler模型的基础上考虑了地基土体剪切效应，使用Pasternak地基模型使得桩土耦合系统能够更为合理的模拟实际工程工况。目前已有利用Pasternak地基模型进行桩土水平振动的技术出现，但是该技术仅考虑单桩的桩体弯曲和剪切变形，虽然能够用于简谐激振力下桩体水平振动动力响应问题的求解，但是在实际工程中，桩基往往以群桩的形式出现。群桩在外界动荷载作用下会出现“群桩效应”，即某一桩受动荷载影响产生振动，其振动将使周围土体产生振动，振动波在土介质中传播进而对周围其他桩的振动产生影响，因此求解群桩动力问题时需考虑邻桩相互作用。且随着大型复杂建筑的兴起，基桩在复杂多向荷载同时作用下的受力分析也变得极为重要。

发明内容

基于此，为解决现有所存在的不足，本发明专利提出了一种层状Pasternak地基中考虑轴向力作用的相邻桩基水平动力相互作用分析方法。

一种层状Pasternak地基中相邻桩基水平动力相互作用分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、给定相邻桩基水平动力相互作用简化力学模型对应的假定条件，所述假定条件至少包括：桩身被简化为圆形等截面、均质Euler梁，设定桩周土体沿桩身纵向划分为n层，每层土体简化为Pasternak地基模型，设定所述模型各部分均满足小变形条件，桩土界面为完全接触且无相对滑动；同时设定桩顶处仅发生水平位移，桩底处为固端约束；

S2、创建考虑轴、横向力作用下，基于Euler梁和Pasternak地基模型的主动桩桩身单元的动力平衡方程；

S3、创建主动桩桩身水平振动位移和转角关系方程并获得对应的位移通解；

S4、计算主动桩的桩身水平振动位移、桩身弯矩以及剪力；

S5、计算由主动桩I引起的被动桩II的动态位移并计算出邻桩相互作用因子。

可选的，在其中一个实施例中，所述S2中的所述模型的创建过程包括：

建立主动桩的单桩水平振动模型第j段桩身单元的动力平衡方程，所述动力平衡方程如下式：

式(1)中：为第j段主动桩I桩身质点的水平位移；E^p、I^p、m^p分别为桩体弹性模量、截面惯性矩和单位长度质量，N₀为作用在桩顶的轴向力；为第j层桩周地基土剪切刚度；B₀为桩的计算宽度,B₀＝0.9(1.5d+0.5)；j为土层数，j＝1,2,...,m,...,n；

其中，和则按如下公式确定：