Pasternak地基中H(t)-V受荷桩水平响应有限杆单元法分析

摘要

为探讨桩顶水平动荷载H（t）与竖向荷载V联合作用下桩基的水平响应，基于Pasternak地基和Euler梁理论，建立了桩-土相互作用水平振动分析模型，采用改进的有限杆单元方法求解考虑P-Δ效应、土体剪切效应影响的综合刚度矩阵方程，结合桩土连续边界条件得到桩身内力与位移解答.通过与已有解析解、有限元解和模型试验的结果比较，验证了计算方法的合理性.最后，对影响桩身内力与位移的主要因素进行分析.结果表明：1)传统Winkler地基相较于Pasternak地基模型，忽略了地基土体的剪切效应，将夸大桩体结构的实际受力，使得计算得到的桩身水平位移和弯矩均大于Pasternak地基所得结果，且随着桩土弹模比E_p/E_s的降低，两种地基模型计算的桩身最大水平位移和弯矩的差异性呈现出增强趋势；2)随着桩顶竖向荷载的增加，桩身水平位移和弯矩受P-Δ效应的影响显著.当桩顶竖向荷载特征参数λ由0增至2时，桩身最大水平位移和弯矩分别提高40.85%和78.57%;3)相较无限长桩（L>20d_p），有限长桩的水平位移和弯矩的动力响应受桩身长径比L/dp影响更大；桩身最大水平位移和弯矩随着水平简谐荷载幅值H₀的增加而增大，随着无量纲频率a₀的增大而减小.

关键词

水平动荷载 / 轴向荷载 / 有限单元法 / Pasternak地基 / 动力响应