[發(fā)明專利]一種基于飽和虛土樁的浮承樁縱向振動分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811244367.2
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109372035B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 崔春義;孟坤;許成順;梁志孟;劉海龍
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 楊威;涂文詩

1.一種基于飽和虛土樁的浮承樁縱向振動分析方法，包括以下步驟：

S1：建立簡化的三維軸對稱模型，將樁-土體耦合振動系統分為實體樁、位于實體樁正下方的虛土樁、位于實體樁周圍的樁周土和位于虛土樁周圍的樁底土，虛土樁的上表面與實體樁下表面相連，虛土樁的下表面與基巖相連；基巖上土層總厚度為H，樁底土層厚H^SP；

實體樁為均質等截面彈性體，虛土樁為等截面飽和兩相介質，樁周土為均質、各向同性的飽和線粘彈性介質，樁底土為均質、各向同性、滲透性較差的飽和線粘彈性粘土；樁周土與樁底土層間相互作用簡化為分布式彈簧和阻尼器；

樁-土體耦合振動系統滿足線彈性和小變形條件，樁土界面完全接觸，不存在滑移和脫離；

S2：建立樁底土、樁周土、虛土樁和實體樁的動力學控制方程和邊界條件；

S3：使用勢函數方法求解樁底土和樁周土的土體質點位移，并求解樁底土與虛土樁的界面剪應力、樁周土與實體樁的界面剪應力、求解諧和激振下虛土樁和實體樁的質點縱向振動；

S4：綜合虛土樁、實體樁的邊界條件、各層樁界面處位移連續(xù)、力的平衡條件，求得實體樁樁頂動力阻抗函數，以對浮承樁的縱向振動進行分析。

2.根據權利要求1所述的一種基于飽和虛土樁的浮承樁縱向振動分析方法，其特征在于，所述步驟S2中樁底土、樁周土、虛土樁和實體樁的動力學控制方程分別為

樁底土和樁周土的動力學控制方程為

虛土樁縱向振動控制方程為

實體樁縱向振動控制方程為

上述式中，是柱坐標下的算子，樁頂作用諧和激振力是激振力幅值，ω為激振圓頻率，

式中的符號定義為

m^sp＝A^spρ₁

m^p＝A^pρ^p

其中，r為徑向坐標，z為縱向坐標；為飽和土體密度，和N_j分別為流體密度、土顆粒密度和孔隙率，b_j＝ξ_j/k_j為土骨架與孔隙流體的粘性耦合系數，ξ_j為流體粘滯系數，為Biot定義的動力滲透系數，為土體達西定律滲透系數，g為重力加速度，λ_j和v_j分別為土體復值剪切模量、土體剪切模量、阻尼比、拉梅常數和泊松比，α_j、M_j為土顆粒、流體的壓縮性常數，分別為土顆粒、流體及土骨架的體積壓縮模量，上述參數中，當j＝1時對應樁底土參數，j＝2時對應樁周土參數；

樁周土與樁底土相互作用的動剛度、阻尼系數分別為k^S、c^S；

g為重力加速度；

u^sp為樁底土第j層的縱向位移；

H^P,r₀,ρ^p分別是實體樁樁長、半徑和密度；

E^P,ρ^P分別為實體樁彈性模量和密度。