采用Laplace变换分析桩基应力波传播问题

›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (1): 179-185.

采用Laplace变换分析桩基应力波传播问题

王健¹，周风华²

1. 宁波大学建筑工程与环境学院，建筑学系，浙江宁波 315211；2. 宁波大学机械工程与力学学院，浙江宁波 315211

收稿日期:2009-05-09 出版日期:2011-01-10 发布日期:2011-01-19
作者简介:王健，女，1969年生，硕士，讲师，从事建筑设计、建筑物理、和建筑工程领域教学和科研工作。
基金资助:
国家自然科学基金（No. 10572066）；宁波市科技局配套项目。

Analyzing stress wave propagations in a pile foundation using Laplace transform

WANG Jian¹，ZHOU Feng-hua²

1. Faculty of Architecture, Civil Engineering and Environment, Ningbo University, Ningbo, Zhejiang 315211, China; 2. Faculty of Mechanical Engineering and Mechanics, Ningbo University, Ningbo, Zhejiang 315211, China

Received:2009-05-09 Online:2011-01-10 Published:2011-01-19

摘要/Abstract

摘要：

将土体中的混凝土桩基简化为黏滞介质中的一维黏弹性杆，桩顶部受锤头冲击产生内部应力波。根据杆内微元应力平衡条件建立杆中一维黏弹性应力波传播的控制方程，结合桩顶锤头冲击条件和桩底弹-黏性约束条件给出桩基两端的耦合边界条件。对控制方程和定解条件作Laplace变换并求解变换后的常微分方程，得到变换域的应力像函数解析解。采用数值反变换技术将像函数转变为时间域的应力波形。应用此方法可以较方便地分析桩基中应力波的产生、传播、反射及相互作用过程。

关键词: 桩基性能, 黏弹性应力波, Laplace变换, 数值反变换

Abstract:

The dynamic responses of a pile foundation under hammer impact are analyzed. The concrete pile in soil is modeled as a (standard linear solid) viscoelastic rod buried in a (Voigt-type) viscoelastic media. The upper end of the pile is subjected to a mass impact; and lower end is supported by a spring-dashpot foundation. Governing equations for the pile movement are given. Coupled boundary conditions at the upper and lower ends are deduced respectively using the dynamic equation for the hammer and the constraint equation for the foundation. The initial-boundary value problem is solved by using Laplace transform with respect to time variable to the equations. An exact solution for the stress distribution in the pile is obtained in the transformed domain. Using numerical inversion technique the stress-time curves at any sites of the pile can be calculated. Examples are given to show that the approach can be conveniently applied to analyzing the generation, propagation, reflection and interactions of the viscoelastic stress waves in the pile.

Key words: pile foundation properties, viscoelastic stress wave, Laplace transform, numerical inversion

中图分类号:

王健，周风华. 采用Laplace变换分析桩基应力波传播问题[J]. , 2011, 32(1): 179-185.

WANG Jian，ZHOU Feng-hua. Analyzing stress wave propagations in a pile foundation using Laplace transform[J]. , 2011, 32(1): 179-185.

参考文献

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