基于周期性理论的古建筑地基基础动力特性研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:yoclin
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摘要:中国古代先进的地基基础处理技术,是古建筑能够经历数千年的自然灾害而屹立不倒的原因之一。对古建筑地下结构的勘测发现,其中的碎砖粘土基础和木桩基础都是典型的周期性结构。而现代固体物理学研究发现,周期性结构具有频率衰减域特性,即当外界激励的频率处于周期性结构的衰减域范围内时,弹性波在其中的传播会被大大衰减。然而,到目前为止,尚未有基于固体物理学中的周期性理论来研究古建筑基础动力特性的工作。为此,本文基于周期性理论,对古建筑的碎砖粘土基础和木桩基础(在必要时,将古建筑的碎砖粘土基础和木桩基础称为传统碎砖粘土基础和传统木桩基础,以区别于改进的基础)的衰减域特性进行了研究,并分别对其做了改进,进行了响应分析,验证了改进的基础的有效性。本文的主要研究内容包括:1、介绍了周期性结构衰减域特性的基本理论,对传递矩阵法和平面波展开法这两种计算周期性结构衰减域的方法进行了推导和验证,并用Matlab编制了相关计算程序。2、求解了传统碎砖粘土基础的衰减域,通过研究物理参数和几何参数对衰减域的影响,提出了对这种基础的改进方法;设计出了可用于环境隔振的改进的碎砖粘土基础,借助有限元软件ANSYS,对其进行了频率响应和地铁列车振动响应分析;通过与传统碎砖粘土基础和素土基础的对比,验证了改进的碎砖粘土基础具有良好的隔振作用。3、求解了传统木桩基础的衰减域,发现它存在方向衰减域,并研究了物理参数和几何参数对方向衰减域的影响,提出了改进方法;采用有限元软件ANSYS对改进的木桩基础进行了响应分析,结果表明,改进的木桩基础对处于其衰减域范围内的弹性波具有很好的衰减作用。
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