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1、浙江大學(xué)博士學(xué)位論文沖擊荷載作用下樁的縱向和橫向動(dòng)力響應(yīng)姓名：王宏志申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：陳云敏2001.6.1沖擊荷載作用下樁的縱向和橫向動(dòng)力響應(yīng)摘要陋是巖土工程中最常用的基礎(chǔ)型式。在設(shè)計(jì)承受動(dòng)荷載(機(jī)器振動(dòng)荷載、風(fēng)荷載、地震荷載、交通工具的加速和減速產(chǎn)生的荷載阻及打樁荷載)的結(jié)構(gòu)物和樁基動(dòng)測(cè)中，沖擊荷載作用下的樁的縱向和橫向動(dòng)力響應(yīng)是一個(gè)基本的問題。樁基動(dòng)力響應(yīng)的求解可分為數(shù)值方法和解析方法。數(shù)值方法的不足是其收斂性和穩(wěn)定性不能得到很好的保證，具體表現(xiàn)在：一方面。從樁基的主要?jiǎng)恿Ψ磻?yīng)通常包含在長周期分量來看
2、，時(shí)間步長不能取得太短：另一方面，從穩(wěn)定性的角度來看，卻又不得不考慮樁基的高頻分量的影響，以致時(shí)間步長又必須取得相當(dāng)、、／短。j本文采用解析分析方法，主要研究沖擊荷載作用下的樁的動(dòng)力響應(yīng)，內(nèi)容分為兩部分：縱向動(dòng)力響應(yīng)和橫向動(dòng)力響應(yīng)?？v向動(dòng)力響應(yīng)的分析從桿的點(diǎn)彈性碰撞問題入手，研究了桿在撞擊體和靶體分離前和分離后的動(dòng)力響應(yīng)，確定了不同支承條件下靶體與撞擊體的分離時(shí)間，并分析了支承條件對(duì)桿在靶體和撞擊體分離前后動(dòng)力響應(yīng)的影響。然后，假定土體對(duì)樁體的作用力簡(jiǎn)化為一系列的豎向分布的彈簧力和阻尼力，采用Fourier變換，分別推導(dǎo)了層狀土中
3、均勻截面和變截面樁的動(dòng)力響應(yīng)解析式，研究了土性參數(shù)、樁截面變化、土層分布以及激振力的持續(xù)時(shí)間對(duì)樁的動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律，根據(jù)速度動(dòng)力響應(yīng)的解析表達(dá)式，編制了相應(yīng)的低應(yīng)變現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)曲線擬合軟件，用以估計(jì)樁的形狀和土層的分布情況。進(jìn)而，考慮土的理想彈塑性，推導(dǎo)了樁底土分別處于彈性階段、塑性階段和回彈階段的樁的動(dòng)力響應(yīng)的解析式．結(jié)合樁的可打性問題，研究了土性參數(shù)對(duì)打樁過程中的樁的動(dòng)力響應(yīng)的影響。橫向動(dòng)力響應(yīng)分析中，首先，假設(shè)樁體與土體之間的相互作用為彈性地基梁模型，比較了Winkler模型、Pastemak模型以及基于Timoshenko梁
4、理論的地基梁模型的樁的橫向動(dòng)力響應(yīng)，闡述了在分析樁的橫向沖擊動(dòng)力響應(yīng)中引入Timoshenko梁模型的必要性。其次，采用傳遞矩陣法和Fourier變換推導(dǎo)了基于Timoshenko梁理論的層狀土中的樁的橫向動(dòng)力響應(yīng)的解析求解格式，分析了土性參數(shù)對(duì)橫向動(dòng)力響應(yīng)的影響，潑現(xiàn)樁的動(dòng)力響應(yīng)的傳播深度與樁土之間的相對(duì)剛度以及土層的分布密切相關(guān)。最后，從結(jié)構(gòu)的波動(dòng)理論出發(fā)，用回傳射線矩陣法和Fourier變換推導(dǎo)了樁的橫向動(dòng)力響應(yīng)的解析求解格式，并就回傳射線矩陣法的分析結(jié)果與傳遞矩陣法進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)二者的結(jié)果是一致的。本文的方法可以用于計(jì)算
5、下部結(jié)構(gòu)的散射矩陣，從而和上部結(jié)構(gòu)的散射矩陣結(jié)合起來，形成關(guān)于上下部結(jié)構(gòu)的回傳射線矩陣．有可能實(shí)現(xiàn)上下部結(jié)構(gòu)共同作用的沖擊動(dòng)力響應(yīng)的計(jì)算。、、／／沖擊楠載作用下樁的縱向和橫向動(dòng)力響應(yīng)摘璺關(guān)鍵詞：縱向動(dòng)力響應(yīng)；橫向動(dòng)力響應(yīng)；解析方法：Fourier變換：Timoshenko梁：傳遞矩陣法；回傳射線矩陣法ll沖dj茼載作用下樁的縱向和橫向動(dòng)力響應(yīng)摘要AnalysisofVerticalandHorizontalResponseofPiletoAnImpulseForceABSTRACTPileisaprevailingmodeoffo
6、undationingeotechnicalengineering．Inthecourseofdynamictestofpileanddesigningthestructurewhichissubjectedtodynamicload，suchasmachinevibrator，wind，earthquake，vehicle，piledriving，andsoon，verticalandhorizontalresponseofpiletoimpulseforcearebasictopics．Therearetwokindsofth
7、emethodforanalysisofpiledynamicresponse：numericalmethodandanalyticalmethod．Theconvergenceandstabilityoftheformercannotbeensuredeffectivelyastimeintervalshouldnotbechosentooshortduetothedynamicresponseofpilebeingmainlycomposedoflongperiodparts，anditshouldbechosenverysh
8、ortagainduetotakingtheinfluencesofhighfrequenciespartsonthedynamicresponseofpileintoaccount．Inthisthesis，theresponseofpileto
