非饱和土中摩擦桩的竖向瞬态响应研究

孙箭林; 刘圆圆; 章敏

doi:10.16355/j.tyut.1007-9432.20230702

太原理工大学学报 ›› 2025, Vol. 56 ›› Issue (06) : 1190 -1199. DOI: 10.16355/j.tyut.1007-9432.20230702

非饱和土中摩擦桩的竖向瞬态响应研究

孙箭林, 刘圆圆, 章敏

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摘要

【目的】基于三相介质动力控制方程，考虑土中液相和气相间的耦合效应，对非饱和土中摩擦桩的竖向瞬态响应进行分析。【方法】先对控制方程进行Laplace变换，再对方程各项参数无量纲化，得到变换域内非饱和土中柱坐标系下竖向波动方程，通过分离变量法及算子分解理论对摩擦桩在竖向冲击荷载作用下的瞬态响应进行理论推导，根据桩-土接触面及桩端支撑等边界条件求解桩的竖向动力平衡方程，导出变换域内的桩身竖向位移和桩身内力的表达式。【结果】通过数值计算，对比已有的饱和条件下的解、单相介质下的解及三相频域解答，结果基本吻合。参数分析了饱和度等主要参数对振动特性的影响，结果表明，饱和度和桩端反力系数对桩顶峰值位移有一定的影响，饱和度越大，桩顶竖向位移峰值越大；桩端反力系数越小，桩端位移峰值越大，且峰值位移对应的时刻越滞后；随着桩土模量比的增大，桩身位移沿桩深方向先减小后增大。