黏弹性地基中埋置刚性圆柱状基础水平振动问题

考虑埋置基础侧面土体作用，对黏弹性半空间中埋置刚性圆柱状基础在水平简谐荷载作用下的动力响应特性进行了理论研究。基于弹性动力学理论，建立黏弹性土和基础的动力控制方程，并结合混合边值条件，使用Hankel积分变换得到基础水平动力放大系数和动力刚度表达式。将所得理论解与已知经典解对比以验证其正确性，并通过数值计算分析刚性基础和地基土的主要参数对动力放大系数和动力刚度的影响。分析结果表明：基础埋深比及侧面土体相对刚度可显著影响基础水平动力刚度和动力放大系数，且基础侧面土体作用对基础动力刚度的贡献占比随之增大而愈加突出。地基土体阻尼比和泊松比对基础刚度系数的影响较大，阻尼比对其影响随激振频率增大更趋明显，泊松比对其影响在低频和高频范围内得到相反的规律。     

层状横观各向同性地基中埋置刚性基础的平面外动力刚度系数

采用间接边界元方法(IBEM)求解了层状横观各向同性(TI)地基中埋置刚性基础的平面外动力刚度系数。首先将层状TI地基与埋置刚性基础的交界面采用线边界单元离散,然后求解层状TI半空间中斜线均布荷载动力格林影响函数,最后由刚性基础与层状TI地基确立的混合边界条件求得动力刚度系数。通过与各向同性地基中基础动力刚度系数的比较验证了方法的正确性,进而以均质TI地基、单一TI土层地基和多TI土层地基中埋置刚性基础模型为例进行了数值计算分析,讨论了土体的TI性质对动力刚度系数的影响。研究表明层状TI地基与均质TI地基中埋置基础的动力刚度系数有着本质的差异;单一TI土层地基中基础动力刚度系数的峰值频率由TI土层的竖向剪切模量决定,而峰值则由水平剪切模量决定;多TI土层地基中基础的动力刚度系数与其等效单一TI土层地基中基础的动力刚度系数亦有着显著的差异,且这种差异又与土层的排列次序有关。     

饱和地基中埋置刚性圆柱基础的等效 竖向动力刚度

运用Biot动力方程,考虑基础侧面和地基的相互作用,研究埋置于饱和地基中有质量的刚性圆柱基础在竖向简谐激振力作用下的动力响应问题.基底以上的土被视为由若干圆形极薄层组成的独立饱和层,基底以下的土视为饱和半空间,且不计上覆土层的覆盖效应.土与基础在四周及基底处紧密接触且接触面是完全透水的.采用Hankel积分变换并结合基础与地基接触面的混合边值条件,得到饱和地基中刚性圆柱埋置基础的等效竖向动力刚度的表达式.为验证所获结果的正确性,计算地基为弹性土时埋置刚性圆柱基础的等效竖向动力刚度曲线,并与已有文献中的结果作对比.数值分析结果表明:量纲一的激振频率对饱和地基中刚性圆柱埋置基础的等效竖向动力刚度的实部和虚部值有很大影响;随着基础埋深的增加,等效竖向动力刚度的实部和虚部值线性增加;渗透系数对等效竖向动力刚度的影响较大,且随着量纲一的激振频率的增加,渗透系数对动力刚度的影响越来越明显.     

动力基础四周土体对地基刚度的影响

本文通过一系列现场模型基础强迫振动试验结果,分析了埋置基础四周土体对基础动力反映特性的影响,着重探讨了天然埋置与回填埋置的差异,文中的研究结论将有助于设计中更合理地选择地基刚度系数。     

对地基动刚度及惯性作用的研究

过去在动力基础和构筑物的振动设计中均不考虑地基的惯性作用。本文应用线性质-阻-弹振动理论,在大量野外试验的基础上提出了基础和构筑物在垂直振动作用下,其地基参振土质量及其垂直刚度的经验计算公式。文中还讨论了基础埋置深度对参振土质量和地基刚度的影响。大量的分析表明,考虑地基惯性作用后的动力计算精度有相当改善。     

横观各向同性层状地基上埋置刚性条带基础动力刚度矩阵求解

提出了求解横观各向同性层状地基埋置刚性条带基础动力刚度矩阵的精确算法。算法利用空间变换方法求解得到了横观各向同性层状地基表面或内部任意点的动力位移响应,针对开挖基础求解开挖区域内节点群的动力柔度矩阵,最后利用容积算法求解埋置刚性条带基础动力刚度矩阵。此算法采用精细积分算法求解频率–波数域内层状地基的动力柔度系数,对层状地基的层数和厚度均没有任何限制。此外,算法基于维数较小的矩阵(2×2)运算,数值计算稳定,求解效率较高,数值算例验证了所提算法的精确性及对横观各向同性多层地基的广泛适用性。     

某小型核电站考虑土和结构相互作用的抗震分析

以某小型核电站核岛厂房为研究对象,通过考虑土和结构动力相互作用的抗震分析计算,分析了地基条件、埋置深度和阻尼比对核岛厂房抗震效果的影响,为该核电站的厂址选择提供了依据。     

不同土性的地基-结构动力相互作用振动台模型试验对比研究

通过结构-地基动力相互作用(SSI)体系的振动台模型对比试验,研究了不同土性的地基条件对动力相互作用效果和规律的影响。在试验现象方面发现,地基土越软弱,结构沉降和倾斜越大;不同土性条件下结构裂缝形态相似,但土越硬,裂缝出现越早,发展也越严重。在体系动力特性方面发现,SSI体系频率均小于不考虑SSI的结构自振频率,阻尼比大于结构材料阻尼比,但不同土性条件时由于土、基础、结构三者刚度比不同,SSI对动力特性的影响程度和机理存在差异。在地震反应方面发现,土越硬,加速度反应的峰值放大系数越大;加速度反应的主要组成成分和频谱特征是,土较软时以基础转动引起的摆动分量和平动分量为主;土较硬时以结构弹塑性变形分量为主。结果表明在不同地基土性条件下,结构-地基动力相互作用具有相似的规律,但其效果和机理存在差异。     

水平旋转耦合振动下地基惯性及刚度的研究

动力机械基础在水平旋转振动作用下，过去均不考虑土的惯性作用。人们根据基础的水平旋转振动试验，只确定三个参量，即地基的水平刚度、旋转刚度和阻尼比。本文认为，在水平旋转振动作用下，地基土的惯性作用必须予以考虑。这样，待求参数由３上变为４个（这里将其称为动力分析中的四参数模型），应用这个新模型进行分析，可获得更符合实际的计算结果。     

合理确定箱形基础埋置深度

通过工程实例阐述了箱形基础埋置深度与地基承载力、不均匀沉降之间的关系，并运用满足地基稳定、简便、科学的箱形基础埋置深度计算公式，分析对比了不同的地基和抗震设防烈度对埋置深度的要求。