基于P—Y曲线的桩基非线性动力学行为的数值模拟研究

• 作 者: 宋喜艳
• 机 构: 上海大学
• 出 处: 上海大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 轴向荷载 水平周期荷载 伽辽金方法 时程曲线 相平面图 功率谱图 Poincare截面 桩基

随着工程建设的飞速发展，作为主要的建筑物基础形式之一，桩基础由于其具有承载能力高、稳定性好、基础沉降及差异变形小、沉降稳定性、抗震性能好以及能适应各种复杂的地质条件等特点而得到越来越广泛的使用。因此，桩基础理论的定性分析、数值模拟、试验研究以及桩基的检测手段与技术等研究都是国内外岩土工程专家、技术人员共同关心的热点问题，而其中桩基非线性动力学行为的研究备受关注，也是本论文研究的出发点。
本论文首先建立在轴向静载和水平周期载荷作用下同时考虑轴向振动和水平振动耦合效应的桩的非线性数力模型。然后假定桩满足Leaderman非线性粘弹性本构关系；土对桩的横向抗力满足P-Y曲线(土抗曲线)，土对桩的摩阻力满足Q-S曲线(摩阻曲线)，并推导出非线性偏微分一积分的运动方程组。在假设忽略轴向振动的前提下，将模型简化只考虑水平振动的桩的动力学模型，运用非线性动力学原理，对简化后的模型进行理论分析与数值模拟。即：采用Galerkin方法将非线性偏微分．积分方程简化非线性常微分—积分方程；同时利用非线性动力学系统中的数值方法(龙格．库塔法)，得到了不同参数时基桩运动的时程曲线、相平面图、功率谱图、Poincare截面图，同时得到了挠度—载荷、挠度—几何参数、挠度—材料参数等分叉图，考察了各种参数的影响。结果表明：非线性粘弹性桩在一定的条件下可以呈现周期运动、准周期运动、分岔或混沌运动，且桩的载荷参数、几何参数、材料参数对其运动状态有较大的影响。