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大直径桩横向瞬态振动的三维数值模拟和动力特性分析

常新敏  
【摘要】:本文重点研究了大直径桩横向瞬态振动的动力特性。首先,在笛卡尔坐标系中建立一个三维桩土模型,然后根据弹性理论得到桩土模型的弹性波动方程和定解条件。为了吸收边界的反射波,在这里采用了二阶Higdon吸收边界条件,很好的对边界处的反射波进行了吸收,满足了所研究问题的需要,减少了计算单元数目,提高了求解效率。然后根据边界条件和初始条件,运用交错网格的有限差分法得到方程的数值解。通过实测曲线和模拟曲线的对比,验证了数值解的准确性和可行性。然后根据不同时刻的波场图,直观的了解了波在桩土系统中的传播过程,并系统地分析了三维干扰的表现形式及影响因素,确定了三维干扰最小的信号接受位置。文中研究了桩底反射波相位的影响因素,也证实了横波在判别浅部缺陷的优越性。通过改变桩的弹性模量、桩底土、桩周成层土等桩土参数,系统的分析了桩顶动刚度和动阻尼的变化情况,了解了大直径桩横向瞬态振动的动力特性。最后,讨论了缺陷桩中应力波的传播特点和桩顶的动力特性。


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