缺陷桩的动力稳定分析

论文摘要

随着我国经济建设的发展,铁路、公路及城市建设也得到了迅速发展。桩基础广泛的用于桥梁、塔架、重型构筑物、堤坝、高层建筑及沿海地区的多层建筑。上述结构物在正常情况下,都有竖向动力荷载由基脚传给基桩,从而造成桩受到动力荷载作用的情况。同时由于桩基础是地下隐蔽结构物,在施工过程中易于出现各类缺陷,特别是超长灌注桩基础。因此,对缺陷桩的动力稳定性的分析就显得非常重要。本文从线性分析以及非线性分析两方面,对缺陷桩的动力稳定问题作了较全面的分析。根据能量原理和Hamilton原理,在线性范围内,建立了假设模型的的运动方程,求解线性动力方程临界频率的近似解,确定出缺陷桩的动力不稳定区;非线性分析过程中,考虑桩身材料三次物理非线性弹性及小变形大位移的几何非线性,建立缺陷桩的动力非线性方程,并求得基桩振幅的近似解。算例结果表明,缺陷桩的动力不稳定区随缺陷程度增大而增大,并且缺陷埋深越浅,其动力不稳定区越大;非线性分析结果表明,基桩在线性方程确定的动力不稳定区内的振幅并没有像线性理论预言的那样无限增大,而是转入有较大振幅的稳定振动阶段,或者转入不稳定振动阶段,但增长幅度越来越小,缺陷桩的振幅随缺陷程度增大而增大,并且缺陷埋深越浅,其振幅越大。这些分析结果对工程设计和施工有很大的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 桩基础概述
• 1.1.1 桩基础的发展史
• 1.1.2 桩基础的应用范围
• 1.1.3 桩及桩基础的分类
• 1.2 国内外对缺陷桩的研究现状
• 1.2.1 缺陷桩成因
• 1.2.2 缺陷桩的检测
• 1.2.3 对缺陷桩工作性状、工作机理的研究
• 1.3 桩稳定性的研究现状
• 1.4 本论文所研究的主要内容及主要方法
• 第二章 结构动力稳定性分析理论
• 2.1 引言
• 2.2 结构动力稳定的分类及分析方法
• 2.3 杆桩结构的动力不稳定区域的确定
• 2.3.1 动力不稳定区
• 2.3.2 杆桩结构的动力不稳定区的确定
• 第三章 不完整桩的线弹性稳定分析
• 3.1 引言
• 3.2 基本原理
• 3.2.1 哈密顿（Harmilton）原理
• 3.2.2 拉格朗日方程
• 3.3 缺陷的定义
• 3.4 均匀土层中缺陷桩的动力稳定分析
• 3.4.1 模型建立
• 3.4.2 方程的求解
• 3.4.3 算例
• 3.4.4 结论
• 3.5 多层土缺陷桩的稳定分析
• 3.5.1 桩侧土体对桩的横向抗力与摩阻力
• 3.5.2 建立计算模型
• 3.5.3 方程的建立
• 3.5.4 方程的求解
• 3.5.5 算例
• 3.5.6 结论
• 3.6 本章小结
• 第四章 不完整桩的非线性稳定分析
• 4.1 工程结构非线性问题概述
• 4.1.1 几何非线性
• 4.1.2 材料非线性
• 4.1.3 双重非线性
• 4.2 非线性动力稳定分析的意义
• 4.3 桩身材料非线性弹性模型
• 4.4 桩动力稳定的非线性因素—非线性惯性
• 4.5 超长缺陷桩的非线性稳定分析
• 4.5.1 模型建立
• 4.5.2 动力方程的建立
• 4.5.3 动力方程求解
• 4.5.4 数值算例、讨论
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 主要创新
• 5.3 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果