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基于TLM-PML-VM方法的群桩-地基土动力相互作用理论研究
| 论文题名： | 基于TLM-PML-VM方法的群桩-地基土动力相互作用理论研究 |
| 关键词： | 桥梁基础;土动力作用;频散特性;振动传递 |
| 摘要： | 近年来，高速铁路的建设取得了举世瞩目的成就。然而列车运行引起的桥梁结构和下部基础的振动也越来越引起研究人员的重视。如何有效预测动力荷载作用下桥梁基础的振动特性以及由此引发的周围地基土的振动传递规律在研究桥梁结构的振动与控制中尤为重要。 本文提出了能够有效分析群桩基础-地基土动力相互作用的薄层法-完全匹配层-容积法(TLM-PML-VM)相结合的半解析-半数值分析方法，研究了层状地基土中群桩基础的动力特性以及桩基础周围地基土的振动传递规律，并对其影响因素进行了分析。主要研究内容如下: (1)基于薄层法，推导了3维层状地基土在频率-波数域的位移基本解，并通过Fourier-Bessel积分变换及其逆变换，分别得出频率-空间域内点荷载作用下地基土振动的位移基本解与均布圆形荷载作用下地基土振动的位移基本解;为了考虑振动波在地基土边界的吸收，引入了理想匹配层(PML)边界条件，同时将PML应用于TLM方法中，分析了地基土振动的平面内与平面外问题，并将计算结果与解析解对比，验证了TLM-PML方法的有效性;进而采用该方法研究了3维地基土的频散特性以及地基土的振动传递规律。 (2)根据容积法（VM)的基本原理建立了承台-群桩基础-分层地基土动力相互作用分析模型，并结合TLM-PML方法推导了承台-群桩基础的动力阻抗函数。用Matlab软件编写计算程序，通过算例验证了TLM-PML-VM方法求解桩基动力阻抗的正确性，并对层状地基中高承台刚性群桩基础、完全埋入式群桩基础以及部分埋入式群桩基础的动力特性进行了分析。 (3)将TLM-PML-VM方法应用于桩基础-周围地基土动力响应的求解中，推导了桩基础-地基土整个动力系统的振动传递函数;总结了点荷载与列车荷载作用下群桩基础周围地基土的振动传递规律;深入探讨了地基土剪切波速、地基土密度、桩间距、群桩基础类型对桩基础周围地基土的振动传递规律的影响。 |
| 作者： | 吴攀 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 曹艳梅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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