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一种考虑径向变形影响的桩基轴对称动力响应的确定方法

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成果类型:
专利
发明/设计人:
张石平;张军辉;林晨;徐站
申请/专利权人:
长沙理工大学
专利类型:
发明专利
语种:
中文
申请时间:
2020-07-07
申请/专利号:
CN202010644672.1
公开时间:
2020-09-29
公开号:
CN111723512A
主申请人地址:
410114 湖南省长沙市天心区万家丽南路2段960号
申请地区:
湖南
机构署名:
本校为第一完成单位
主权项:
1.一种考虑径向变形影响的桩基轴对称动力响应的确定方法,其特征在于,按照以下步骤进行: 步骤S1、分别确定桩基侧表面应力引起的桩基的径向位移桩基侧表面应力引起的桩基的轴向位移桩基底面轴力引起的桩基的径向位移桩基底面轴力引起的桩基的轴向位移桩基底面剪力引起的桩基的径向位移桩基底面剪力引起的桩基的轴向位移桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移引起的桩基的径向位移桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移引起的桩基的轴向位移 步骤S2、依据以及并采用下式计算桩基的位移: 其中,ur(z)表示桩基侧表面在桩基侧表面应力、桩基底面轴力、桩基底面剪力、桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移共同作用时的径向位移;uz(z)表示桩基侧表面在桩基侧表面应力、桩基底面轴力、桩基底面剪力、桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移共同作用时的轴向位移,0≤z≤l,l为桩基长度。 2.根据权利要求1所述的一种考虑径向变形影响的桩基轴对称动力响应的确定方法,其特征在于,所述桩基侧表面应力引起的桩基的径向位移是N(l)=Q(l)=Δz=0且tr和tz不为零时得到的桩基的径向位移; 所述桩基侧表面应力引起的桩基的轴向位移是N(l)=Q(l)=Δz=0且tr和tz不为零时得到的桩基的轴向位移; 所述桩基底面轴力引起的径向位移是Q(l)=Δz=tz=tr=0且N(l)不为零时得到的桩基的径向位移; 所述桩基底面轴力引起的轴向位移是Q(l)=Δz=tz=tr=0且N(l)不为零时得到的桩基的轴向位移; 所述桩基底面剪力引起的径向位移是N(l)=Δz=tz=tr=0且Q(l)不为零时得到的桩基的径向位移; 桩基底面剪力引起的轴向位移是N(l)=Δz=tz=tr=0且Q(l)不为零时得到的桩基的轴向位移; 所述桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移引起的桩基的径向位移是N(l)=Q(l)=tr=tz=0且Δz不为零时得到的桩基的径向位移; 所述桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移引起的桩基的轴向位移是N(l)=Q(l)=tr=tz=0且Δz不为零时得到的桩基的轴向位移; 其中,tr表示作用在桩基侧表面上的径向应力,tz表示作用在桩基侧表面上的轴向应力,N(l)表示桩基底面轴力,Q(l)表示桩基底面剪力,Δz表示桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移。 3.根据权利要求2所述的一种考虑径向变形影响的桩基轴对称动力响应的确定方法,其特征在于,所述桩基侧表面应力引起的桩基的径向位移和桩基侧表面应力引起的桩基的轴向位移通过下式计算得到: 其中,l表示桩基长度,a表示桩基的半径;表示桩基身s处桩基侧表面应力引起的径向位移,表示桩基身s处桩基侧表面应力引起的轴向位移;tr(s)表示桩基身s处桩基侧表面的径向应力,tz(s)表示桩基身s处桩基侧表面的轴向应力;表示径向环形载荷作用下桩基身s处的径向位移Green函数,表示径向环形载荷作用下桩基身s处的轴向位移Green函数,表示轴向环形载荷作用下桩基身s处的径向位移Green函数,表示轴向环形载荷作用下桩基身s处的轴向位移Green函数;A表示桩基的横截面面积,A=πa2;ρ表示桩基的密度,ω表示桩基的振动频率。 4.根据权利要求3所述的一种考虑径向变形影响的桩基轴对称动力响应的确定方法,其特征在于,所述桩基底面轴力引起的桩基的径向位移桩基底面轴力引起的桩基的轴向位移通过下式计算得到: 其中,表示桩基底面轴力N(l)引起的桩基的径向静态位移,表示桩基底面轴力N(l)引起的桩基的轴向静态位移,表示惯性项引起的桩基的径向动态位移,表示惯性项引起桩基的轴向动态位移;μ为桩基的Lame常数,υ为桩基的泊松比;为桩基底面轴力N(l)引起的桩基身s处的径向静态位移,为惯性项引起的桩基身s处的径向动态位移,为桩基底面轴力N(l)引起的桩基身s处的轴向静态位移,为惯性项引起的桩基身s处的轴向动态位移。 5.根据权利要求3所述的一种考虑径向变形影响的桩基轴对称动力响应的确定方法,其特征在于,所述桩基底面剪力引起的桩基的径向位移桩基底面剪力引起的桩基的轴向位移通过下式计算得到: 其中,为桩基底面剪力引起的桩基的径向静态位移,为桩基底面剪力引起的桩基的轴向静态位移,为惯性项引起的桩基的径向动态位移,为惯性项引起的桩基的轴向动态位移;μ为桩基的Lame常数,υ为桩基的泊松比;J表示桩基的极惯性矩,为桩基底面剪力引起的桩基身s处的径向静态位移,为惯性项引起的桩基身s处的径向动态位移,为桩基底面剪力引起的桩基身s处的轴向静态位移,为惯性项引起的桩基身s处的轴向动态位移。 6.根据权利要求3所述的一种考虑径向变形影响的桩基轴对称动力响应的确定方法,其特征在于,所述桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移引起的桩基的径向位移桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移引起的桩基的轴向位移通过下式计算得到: 其中,是桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移引起的桩基的径向静态位移,是桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移引起的桩基的轴向静态位移,是惯性项引起的桩基的径向动态位移;是惯性项引起的桩基的轴向动态位移;为桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移引起的桩基身s处的径向动态位移,为桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移引起的桩基身s处的轴向动态位移。 7.根据权利要求3~6任一项所述的一种考虑径向变形影响的桩基轴对称动力响应的确定方法,其特征在于,所述径向环形载荷作用下桩基身s处的径向位移Green函数径向环形载荷作用下桩基身s处的轴向位移Green函数轴向环形载荷作用下桩基身s处的径向位移Green函数轴向环形载荷作用下桩基身s处的轴向位移Green函数分别通过下式计算: 其中,hj(z)是桩基的位移沿径向的变化函数,bj(z)是桩基的位移沿轴向的变化函数,是轴向环形载荷为0、径向环形载荷不为0时桩基位移的常数,为轴向环形载荷为0、径向环形载荷不为0时0≤z<s区域桩基位移的常数,为轴向环形载荷为0、径向环形载荷不为0时s<z≤l区域桩基位移的常数;是径向环形载荷为0、轴向环形载荷不为0时桩基位移的常数,为径向环形载荷为0、轴向环形载荷不为0时0≤z<s区域桩基位移的常数,为径向环形载荷为0、轴向环形载荷不为0时s<z≤l区域桩基位移的常数; 所述Lame常数μ=E/2(1+υ),E表示桩基的弹性模量。 8.根据权利要求7项所述的一种考虑径向变形影响的桩基轴对称动力响应的确定方法,其特征在于,h1(z)=0,b1(z)=1;h2(z)=υ, 9.根据权利要求7项所述的一种考虑径向变形影响的桩基轴对称动力响应的确定方法,其特征在于, 10.根据权利要求7项所述的一种考虑径向变形影响的桩基轴对称动力响应的确定方法,其特征在于,
摘要:
本发明公开了一种考虑径向变形影响的桩基轴对称动力响应的确定方法,分别确定桩基侧表面应力引起的桩基的径向位移、桩基侧表面应力引起的桩基的轴向位移、桩基底面轴力引起的桩基的径向位移、桩基底面轴力引起的桩基的轴向位移、桩基底面剪力引起的桩基的径向位移、桩基底面剪力引起的桩基的轴向位移、桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移引起的桩基的径向位移、桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移引起的桩基的轴向位移;并采用确定的位移叠加计算桩基侧表面在桩基侧表面应力、桩基底面轴力、桩基底面剪力、桩基顶面在轴向载荷作用下的轴向位移共同作用时的轴向和径向位移。同时考虑了桩基轴...

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