[00139791]移动荷载作用下饱和土体中排桩动力响应及隔振分析

经过两年的研究,课题组已经按照项目申报书完成了所有的研究工作,主要结论有： 1) 利用积分方程方法求解了时域内半空间饱和土中单桩受移动荷载的动力问题,计算结果表明,移动荷载会引起桩的负摩擦力,桩身摩阻力一般存在中性点;桩身最大轴力、孔压随移动荷载速度增加而增大,孔压在桩的上端部出现集中现象。和有限元方法相比,项目的方法属于半解析方法,能大大地减小计算量,因而,可用来分析饱和土中的排桩隔振问题。 2) 利用Biot理论,采用TRM方法研究了移动荷载作用下饱和层状土动力响应问题,给出了工程中较为关心的移动荷载引起的土体表面的位移及土体内部孔压随层状性改变的动力响应情况,计算结果表明：对于层状土体问题中,传递、透射矩阵法能够克服荷载高频或层状土体层间差异大而引起的奇异问题;对于有下卧刚性层的饱和土体,较薄的饱和土体层,在高速时响应更有振荡性。 3) 利用Muki虚拟桩法及传递、透射矩阵法,采用数值解析方法研究了层状饱和土体中排桩对移动荷载引起的振动的被动隔振效果,给出了工程中较为关心的排桩隔振后饱和土体表面上竖向位移幅值减小比分布情况。从分析结果中可知：同种类型的振源,采用相同的隔振系统,在上软下硬的多层土体中的隔振效果比在上硬下软的土层中要好。其主要原因是简谐荷载引起土体的振动主要是表面瑞利波场的传播,对于上硬下软的土层的多层土体,桩上部的桩土弹性模量之比较小,波在桩土体之间衍射作用较强,更多能量转移到土体中,从而隔振排桩效果降低。在上硬下软的土层中要得到好的隔振效果必须采用更长排桩。 4) 利用Muki和Sternberg的虚拟桩法,采用数值解析方法研究了排桩对移动荷载作用在饱和土体地基中引起的振动的被动隔振效果,给出了工程中较为关心的排桩隔振后饱和土体表面上竖向位移幅值减小比分布情况。从分析结果中可知：（1） 移动荷载引起的振动可采用排桩有效阻隔;（2） 相同隔振系统情况下,当荷载速度小于饱和土体的剪切波速时,单排桩对低速荷载引起振动的隔振效果比高速移动荷载效果好;（3） 排桩桩长在单排桩对移动荷载引起振动的屏障隔振效果中有较明显的影响。一般来说,增加桩长可增加排桩的隔振效果,但当桩长超过一定值时,再增加桩长不能改变排桩的隔振效果。如,高速时最佳桩长要小于低速的情况。当荷载速度为0.2~0.7倍的剪切波速时,最佳桩长为2.0~3.0倍的瑞利波长和1.0~1.5倍的瑞利波长。（4） 小间距的排桩隔振效果更好,对于高速移动荷载引起的振动,要达到较好的隔振效果,排桩的间距需要更小。