基于Timoshenko-Pasternak模型的多向受荷桩水平动力响应分析

作者：江杰; 柴文成; 欧孝夺^*; 付臣志; 王顺苇

来源：岩石力学与工程学报, 2022, 41(01): 172-185.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2021.0062

• 桩基础
• 多向荷载
• 水平动力响应
• 层状地基
• Timoshenko-Pasternak模型
• 桩顶阻抗

为弥补传统动力Winkler地基梁模型在单桩水平动力响应分析中的不足,基于Timoshenko梁理论和Pasternak地基理论,建立同时考虑土体剪切效应和桩身剪切变形的Timoshenko-Pasternak模型。首先,从土体三维波动方程出发,借助微分变换解耦土体方程,利用分离变量法结合桩土边界连续性条件求解桩周土水平阻抗;在此基础上,利用Timoshenko-Pasternak模型推导单桩水平振动控制方程,运用传递矩阵法结合桩底边界条件得到桩顶动力复阻抗频域解析解。通过与已有模型解进行对比,验证该模型的正确性与合理性;最后,对桩身特征、桩周土体性质的参数进行分析。研究结果表明:(1)竖向荷载会对桩顶阻抗产生抑制作用,桩顶水平、摇摆动刚度均随竖向荷载增加而逐渐减小;(2)当单桩达到长径比临界值(L/d=10～15)后,桩底边界条件和桩长对桩顶阻抗几乎没有影响;(3)桩顶阻抗随桩土弹性模量比的减小而增大,且变化趋势愈发明显;同时,表层土的弹性模量对桩顶阻抗的影响要远大于下层土对其的影响。

• 单位
  广西大学; 广西防灾减灾与工程安全重点实验室; 建筑工程学院