【摘 要】
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目前,桩基工程在建筑工程、道路桥梁、港口航道等领域都有广泛的应用。随着我国经济的发展,基础设施建设的需求也日益提高。我国冻土地区分布广泛,对冻土地区的桩-土-承台结构之间的动力响应问题将给桩基工程的抗震设计,桩基动力检测和动力沉桩分析提供重要的参考价值,具有十分重要的意义,值得深入研究。本论文围绕这一科学问题进行了如下的研究工作:（1）基于Leclaire（1994）提出的冻结饱和多孔介质,建立单
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目前,桩基工程在建筑工程、道路桥梁、港口航道等领域都有广泛的应用。随着我国经济的发展,基础设施建设的需求也日益提高。我国冻土地区分布广泛,对冻土地区的桩-土-承台结构之间的动力响应问题将给桩基工程的抗震设计,桩基动力检测和动力沉桩分析提供重要的参考价值,具有十分重要的意义,值得深入研究。本论文围绕这一科学问题进行了如下的研究工作:（1）基于Leclaire（1994）提出的冻结饱和多孔介质,建立单层冻结饱和多孔介质地基中桩-土-承台竖向振动模型,验证了模型的合理性。在此基础上,本文分别采用冻结多孔介质和Biot多孔介质理论来模拟冻土和未冻土（融土）,同时考虑了桩土间的滑移作用,建立冻融双层地基中桩-土-承台竖向振动的简化层间连续模型,求得了承台顶部动力响应解析解,计算结果显示该滑移桩双层模型可以与已有的实验结果较好地吻合,粘结模型会高估单桩基础的共振频率,而低估振幅。通过参数分析方法研究了地层冻融变化对桩-土-承台竖向振动特性的影响,分析了冻融土层参数对桩基竖向振动幅频曲线的影响。结果表明承台的质量、活动层的厚度、冻结温度、未冻土的剪切模量以及桩与土的接触参数对桩基的竖向振动有明显影响。（2）根据相似理论,设计桩-土-承台结构动力模型试验。利用激振器对在饱和单层砂土和冻融双层砂土地基中的桩-土-承台体系结构以扫频的方式在承台顶部施加正弦周期振动荷载。试验得到了在饱和砂土中不同桩长的单桩的振动特性,在桩径相同情况下,共振频率基本上与桩长呈负相关。还通过试验研究了在冻融作用下双层地基中单桩的振动特性,并利用傅里叶变换绘制了单桩振动的幅频曲线。最后通过理论计算与试验结果进行对比分析,发现两者有更好的一致性,表明了理论模型的合理性。（3）基于COMSOL Multiphysics有限元软件PDE模块,利用弹性体理论、桩控制方程、饱和多孔介质理论和冻结多孔理论的控制方程,推导了一般形式的偏微分方程的方程表达,建立冻融双层地基中桩-土-承台模型,并且在模型中考虑了桩土边界滑移作用,使得数值模拟结果更加准确,有效的验证了试验和理论数值的结果。
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