打桩过程中桩横向振动分析.PDFVIP

第 14 卷第 2 期 振　动　工　程　学　报 V o l. 14 N o. 2 2001 年 6 月 Jou rnal of V ib ration Engineering Jun. 2001 打桩过程中桩的横向振动分析 陈云敏　陈仁朋　朱　斌 (浙江大学岩土工程研究所　杭州, 310027) 摘　要　利用W ink ler 地基土模型对锤击法沉桩时层状地基中的预制桩建立了合理的力学模型。经过动力分析, 给出了单桩在桩顶偏心动力竖向荷载作用下动力响应的数值解, 并分析了激振强度、桩径、土对桩的水平地基反力 系数以及土的粘滞阻尼系数等对桩动力响应的影响。为研究桩在强烈轴向和弯矩激振共同作用下的响应提供了初 步的分析方法, 特别对预制钢筋混凝土桩的设计和施工具有指导意义。 关键词: 横向振动; 动力响应; 偏心荷载; 打桩 中图分类号: TU 473. 1 　　研究单桩在强烈激振作用下的动力响应对桩的 持力层以后, 桩的贯入度很小, 在分析桩的横向振动 设计和施工都具有重要的意义, 关于这一问题的研 时假定桩的贯入度为零, 即桩尖固定在持力层中。冲 究基于桩土系统呈线形的模型有离散模型、连续介 击力对桩轴的偏心距为 , 如图 1 ( ) 所示。而施加在 e a 质模型、有限单元或边界元模型, 卢世深、林亚超总 桩头的冲击力是半个正弦波, 表示为: ( ) = N t 结分析了支承于刚性地层上的桩分别对轴向动力荷 ( 为此冲击荷载的峰值, 0 ≤ ≤ , = N 0 sint N 0 t [ 1 ] 载和横向动力荷载的响应 ; 基于桩土系统呈非线 ) t1 , t1 为桩锤在桩顶的一次冲击持续时间 , 并假设两 性的模型有M atlock 提出的由非线形的离散弹簧、 次冲击的持续时间间隔为 。 t2 [ 2 ] 阻尼器及摩擦单元组成的集中质量模型 和N ovak 提出的边界层模型[ 3～ 4 ] 。这些模型的建立为桩动力 特性的研究开辟了新的思路和途径, 然而他们大多 数只侧重于对某种单一激振下桩动力特性的研究, 而没有对桩在动力竖向偏心荷载作用下的动力响应 作进一步的探讨。 锤击法沉桩过程中, 桩锤对桩顶的冲击力实际 上是一个强烈的冲击荷载。由于桩架或桩顶发生偏 斜等原因使此冲击力成为偏心荷载, 通常预制桩位 置的允许偏差可达 100 , 此偏心荷载在桩顶产生 mm 附加弯矩, 从而可能导致桩的破坏。本文研究了偏心 荷载下预制桩的动力特性, 并分析了各种因素对桩 动力响应的影响, 以提高对偏心打桩时桩动力特性 的认识, 从而为工程设计和施工提供依据。 1　桩