基于Novak薄層單元法和輻射應(yīng)力理論,引入勢(shì)函數(shù)解耦土體運(yùn)動(dòng)方程,結(jié)合樁土接觸面混合邊界條件,推導(dǎo)了Laplace域內(nèi)樁、土位移的輻射應(yīng)力解。引入Laplace數(shù)值逆運(yùn)算的Durbin算法及基于EPAL的加速收斂算法,得到了時(shí)域上樁、土位移的瞬態(tài)響應(yīng)。將計(jì)算結(jié)果與采用有限元法、邊界元法和連續(xù)介質(zhì)解的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了考慮樁土分離的必要性和本文方法的有效性,并分析了樁土局部分離特性對(duì)樁和樁周土動(dòng)力響應(yīng)的影響。此外,通過參數(shù)分析,研究了考慮樁土局部分離時(shí),樁土模量比和樁身長(zhǎng)徑比對(duì)樁身位移瞬態(tài)響應(yīng)的影響。結(jié)果表明:樁土局部分離特性對(duì)樁身位移響應(yīng)幅值和樁周土位移場(chǎng)分布影響顯著,且對(duì)樁身位移響應(yīng)在不同樁土模量比作用下的變化規(guī)律有一定的影響。樁土模量比對(duì)樁身位移響應(yīng)影響較為顯著,樁身長(zhǎng)徑比較小時(shí),長(zhǎng)徑比對(duì)樁頂位移響應(yīng)影響較大。 

【文章來源】：巖土工程學(xué)報(bào). 2020,42(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

樁-土相互作用計(jì)算模型

ump[18]與Honig[19]。eππππReicosImisinctkkktkktCfcfcTTTTT，(50)011()2NNkkftCC。(51)3.2算例對(duì)比與分析Ⅰ為驗(yàn)證本文解的有效性及探討考慮樁土局部分離對(duì)樁、土位移瞬態(tài)響應(yīng)的影響。參考文獻(xiàn)[9]中參數(shù)，本文采用如圖2所示的三角形沖擊荷載，其中6maxP10kN，沖擊荷載持續(xù)時(shí)間t=10，樁周土體泊松比s=0.4，樁身彈性模量pE=280，密度p=1.6，直徑d=2m，樁身長(zhǎng)度l=75。圖2三角形沖擊荷載時(shí)程Fig.2Timehistoriesoftriangularimpactforce分別采用本文方法和有限元法計(jì)算樁–土的位移時(shí)程，并與邊界元法[5-6]和連續(xù)介質(zhì)解[9]的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。其中邊界元法和連續(xù)介質(zhì)解均假定樁土接觸面連續(xù)緊密接觸，有限元法假定樁土相互作用為硬接觸，摩擦系數(shù)取tan(0.8)[12]，其中為樁周土體內(nèi)摩擦角。如圖3所示，與邊界元法和連續(xù)介質(zhì)解相比，采用本文方法得到的樁頂位移幅值增大57.3%～61.0%，證明了文獻(xiàn)[5]中關(guān)于“實(shí)際工程中，樁土接觸面會(huì)發(fā)生部分屈服和局部脫開、滑移，因而，實(shí)際位移可能與文中計(jì)算結(jié)果相距甚遠(yuǎn)”的推論。相對(duì)于有限元法，采用本文方法得到的樁頂位移幅值減小19.6%，這是由于有限元法計(jì)算中樁土接觸面存在相對(duì)滑移。此外，由圖3中樁頂運(yùn)動(dòng)時(shí)程可以看出，采用本文方法、有限元和邊界元法計(jì)算得到的樁頂位移均有較為明顯沖擊—回彈—再?zèng)_擊的現(xiàn)象，而連續(xù)介質(zhì)解則沒有這種現(xiàn)象。原因是基于平面應(yīng)變模型計(jì)算

1738巖土工程學(xué)報(bào)2020年圖3樁頂水平位移對(duì)比Fig.3Comparisonoftransversedisplacementsatpiletop得到的土層水平動(dòng)阻尼較三維模型偏大[20]，忽略樁土局部分離特性和高頻沖擊荷載[21]使其偏差更為顯著。因而在樁土模量比較小時(shí)，采用連續(xù)介質(zhì)解的樁土相互作用模型呈現(xiàn)出“過阻尼”的狀態(tài)，此時(shí)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況可能存在較大差異。圖4，5分別給出了采用本文方法、有限元法和連續(xù)介質(zhì)解[9]計(jì)算得到的地表x，y方向位移場(chǎng)分布，其中x，y方向分別平行和垂直于樁身運(yùn)動(dòng)方向（見圖1）。時(shí)間因子t取6.2，如圖3所示，此時(shí)上述幾種方法得到的樁頂位移均接近于時(shí)程曲線最大值。如圖4（b），（c）所示，本文方法和有限元法計(jì)算得到的地面位移場(chǎng)較為接近。與圖4（a）中連續(xù)介質(zhì)解的結(jié)果相比，樁后主動(dòng)區(qū)土體位移較小，與樁身出現(xiàn)較為明顯的相對(duì)位移。圖4t=6.2時(shí)刻地表x方向位移場(chǎng)分布Fig.4Displacementfieldsinxdirectionwhent6.2另外，如圖5（a），（b）所示，考慮樁土局部分離時(shí)，樁身運(yùn)動(dòng)對(duì)樁側(cè)后土體的動(dòng)力作用較不考慮樁土局部分離的結(jié)果有一定削弱。圖5（c）中有限元法由于考慮了樁側(cè)土體的滑移，樁身運(yùn)動(dòng)對(duì)樁側(cè)土體影響進(jìn)一步降低�？梢钥闯�，是否考慮樁土局部分離，對(duì)樁周土位移場(chǎng)分布有顯著影響。值得指出的是，在Tuladhar等[11]采用有限元法和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)樁土局部分離特性的研究中，所得到的樁周土位移場(chǎng)與本文結(jié)果有相同的規(guī)律。此外，文獻(xiàn)[11]中同時(shí)采用有限元法分析了不考慮樁土局部分離的對(duì)比組，所得到的樁周土位移場(chǎng)和采用連續(xù)介質(zhì)解[9]的結(jié)果相似，且均與試驗(yàn)結(jié)果存在較大差異。以上對(duì)比進(jìn)一步地

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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