[發明專利]一種相鄰樁基水平動力相互作用分析方法及系統

有效

• 申請號: 202011193171.2
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112227434B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 崔春義;辛宇;梁志孟;王本龍;孟坤;劉海龍;裴華富
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;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: 涂文詩;鄧珂

本發明實施例公開了一種相鄰樁基水平動力相互作用分析方法及系統，其包括：S1、給定相鄰樁基水平動力相互作用簡化力學模型對應的假定條件；S2、創建基于Euler梁和Pasternak地基模型的主動樁樁身單元的動力平衡方程；S3、創建主動樁樁身水平振動位移和轉角關系方程并獲得對應的位移通解；S4、計算主動樁的樁身水平振動位移、樁身彎矩以及剪力；S5、計算由主動樁I引起的被動樁II的動態位移并計算出鄰樁相互作用因子。本發明能更好的模擬樁周土體對樁身的約束作用；且同時考慮軸向力作用下的相鄰樁基水平動力相互作用，能適用于復雜多向荷載作用下的相鄰樁基水平振動問題，更符合實際工程中群樁相互作用體系的研究，可為樁基動力理論提供指導和參考作用。

技術領域

本發明涉及樁土水平振動技術領域，尤其涉及一種基于Pasternak地基考慮軸向力作用下的相鄰樁基水平動力相互作用分析方法及系統。

背景技術

目前，在解決樁體水平振動動力響應問題時，為方便計算，樁周土體一般簡化為Winkler模型。但是Winkler地基模型忽略了土的剪切效應，不能反映土體在縱向各層之間的連續性，使得計算結果在理論上不夠嚴密。而Pasternak地基模型在Winkler模型的基礎上考慮了地基土體剪切效應，使用Pasternak地基模型使得樁土耦合系統能夠更為合理的模擬實際工程工況。目前已有利用Pasternak地基模型進行樁土水平振動的技術出現，但是該技術僅考慮單樁的樁體彎曲和剪切變形，雖然能夠用于簡諧激振力下樁體水平振動動力響應問題的求解，但是在實際工程中，樁基往往以群樁的形式出現。群樁在外界動荷載作用下會出現“群樁效應”，即某一樁受動荷載影響產生振動，其振動將使周圍土體產生振動，振動波在土介質中傳播進而對周圍其他樁的振動產生影響，因此求解群樁動力問題時需考慮鄰樁相互作用。且隨著大型復雜建筑的興起，基樁在復雜多向荷載同時作用下的受力分析也變得極為重要。

發明內容

基于此，為解決現有所存在的不足，本發明專利基于Pasternak地基提出一種考慮軸向力作用下的相鄰樁基水平動力相互作用分析方法。

一種相鄰樁基水平動力相互作用分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、給定相鄰樁基水平動力相互作用簡化力學模型對應的假定條件，所述假定條件至少包括：樁身被簡化為圓形等截面、均質Euler梁，設定樁周土體為均質土層，并將其簡化為Pasternak地基模型，設定所述模型各部分均滿足小變形條件，樁土界面為完全接觸且無相對滑動；同時設定樁頂處僅發生水平位移，樁底處為固端約束；

S2、創建考慮軸、橫向力作用下，基于Euler梁和Pasternak地基模型的主動樁樁身單元的動力平衡方程；

S3、創建主動樁樁身水平振動位移和轉角關系方程并獲得對應的位移通解；

S4、計算主動樁的樁身水平振動位移、樁身彎矩以及剪力；

S5、計算由主動樁I引起的被動樁II的動態位移并計算出鄰樁相互作用因子。

可選的，在其中一個實施例中，所述S2中的所述模型的創建過程包括：

建立主動樁的單樁水平振動模型樁身單元的動力平衡方程，所述動力平衡方程如下式：

式(1)中：為主動樁I樁身質點的水平位移；E^p、I^p、m^p分別為樁體彈性模量、截面慣性矩和單位長度質量，N₀為作用在樁頂的軸向力；為樁周地基土剪切剛度；B₀＝0.9(1.5d+0.5)為樁的計算寬度；

其中，和則按如下公式確定：