[发明专利]一种横向惯性效应双向非均质土中管桩纵向振动分析方法

摘要

本发明公开了一种横向惯性效应双向非均质土中管桩纵向振动分析方法，本方法采用考虑桩身横向惯性效应的管桩纵向振动模型对管桩纵向振动进行了分析，阻尼模型为桩土耦合振动体系提供的阻尼力与应变速率相关，双向非均质性能考虑桩周土体因自然沉积导致的纵向不均匀性以及径向施工扰动效应，将大直径管桩分层段地等效为线弹性均质等圆截面Rayleigh‑Love杆，通过考虑桩身的横向惯性效应能够近似模拟三维波动效应，该方法可为桩基动力检测提供理论指导和参考作用。

主权项

1.一种横向惯性效应双向非均质土中管桩纵向振动分析方法，其特征在于，包括以下步骤S1：求解域划分；将大直径管桩‑土体耦合振动系统沿纵向由地基土层界面及桩身缺陷截面分成m段，将桩长为H的管桩自桩身底部由下往上依次编号为1,2，…,i,…,m层段，各层段厚度分别为l₁,l₂，…,l_i,…,l_m，各层段顶部埋深分别为h₁,h₂，…,h_i,…,h_m；将纵向第i层段的桩周土体沿径向方向划分为内部扰动区域和外部区域，桩周土体内部扰动区域径向厚度为b_i，并将内部扰动区域沿径向划分n个圈层，第j‑1个圈层与第j圈层的界面处半径为r_ij，特别地，内部区域和外部区域界面处的半径为r_i(n+1)；S2：引入如下假定，建立平面应变条件下双向非均质黏性阻尼土中管桩受纵向激励的振动模型：(1)大直径管桩第i段桩身等效为线弹性均质圆形等截面Rayleigh‑Love杆件，桩体底部为黏弹性支承，桩身相邻层段之间满足力平衡和位移连续条件；(2)第i层段桩周土体内部扰动区域沿径向所划分的n个圈层和桩芯土体都为均质、各向同性黏弹性体，外部区域为径向半无限均匀黏弹性介质；(3)管桩‑土体耦合振动系统满足线弹性和小变形条件；(4)在各层段中，桩周土、桩芯土与管桩内外桩壁土界面上产生的剪应力分别通过各自桩土界面剪切复刚度传递给桩身，桩‑土之间完全接触；S3：建立平面应变条件下双向非均质土中桩周土的第i层段第j圈层土体运动方程桩周土运动方程、桩芯土的第i层段运动方程和桩身的第i层段纵向振动基本方程；根据步骤S2中的假定，建立桩‑土系统边界条件；S4：使用拉普拉斯变换，求解步骤S3中建立的各运动方程，得到桩周土体的剪切刚度和任意激振力p(t)作用下的桩顶速度时域响应，以对双向非均质土中管桩的纵向振动进行分析。