打桩引起地面振动的研究

论文摘要

在现代城市建设中，由于高层建筑物的发展，桩基成为了一种常用的基础形式。其中预制桩因为质量易于保证，承载性能稳定，承载力强，施工效率高等特点，得到了极为广泛的应用。根据打入地下的方式不同其又可分为锤击桩和静压桩。静压桩在压入过程中基本无振动、无噪音，对周围环境不造成明显影响，但相对锤击桩而言施工费用较高，因此锤击桩的使用不可避免。在给施工过程带来方便的同时，打桩对周围建筑的振动影响问题亦随着城市的改造与扩建，日益受到人们的关注。为了对打桩引起的地面振动进行研究，应用一维应力波理论建立了粘弹性成层土中等截面弹性桩的力学模型，得到了桩中任意一点处位移的半解析解。利用桩与土的相互作用将桩对土的作用力简化到各土层面上。在复阻尼理论和纳维方程的基础上，利用分层法得到了任意荷载作用下土的位移、速度和加速度的解。从而得到了打桩引起地面振动衰减特性。通过实测结果和计算结果的比较说明了该方法的可行性。本文的主要内容可总结为如下几点：1．建立了桩的受力模型，在该模型的基础上建立了桩的运动微分方程，推导了桩顶在任意荷载作用下，桩的纵向振动半解析解。2．利用桩与土的相互作用，将桩对土的作用力简化到各土层面上。在复阻尼理论和纳维方程的基础上，利用分层法得到了任意荷载作用下土的位移、速度和加速度的解。3．使用Matlab数值计算软件编写了相应的程序，将计算结果和实测数据进行了比较。最后，提出了尚需进一步研究的问题。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 打桩模型基础
• 1.2.2 国内外研究现状及其存在的问题
• 1.3 打桩引起地面振动的传播
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 任意荷载作用下桩动力响应分析
• 2.1 引言
• 2.2 波在桩中的传播
• 2.2.1 一维杆件的轴向振动
• 2.2.2 轴向波传播方程
• 2.2.3 打桩过程中的应力波
• 2.3 模型的建立及公式推导
• 2.3.1 模型的建立
• 2.3.2 运动方程的建立及求解
• 2.4 工程算例与实测比较
• 2.5 本章小结
• 第3章 打桩引起的地基土动力响应分析
• 3.1 引言
• 3.2 基本原理及公式推导
• 3.2.1 单层地基土体
• 3.2.2 多层地基土体
• 3.3 工程算例与实测对比
• 3.4 本章小结
• 第4章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 攻读硕士学位期间发表的文章
• 致谢