饱和土与梁、板动力相互作用问题的研究

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饱和土与基础动力相互作用问题的研究涉及数学、力学和岩土工程等学科,既具有重要的科学研究价值,又在建筑工程、水利工程、道路工程和动力基础等工程领域有着广泛而重要的应用价值。本文根据连续介质力学理论,结合空间平均化方法,利用应力—应变关系、运动学关系、连续性关系及广义Darey定律研究了横观各向同性液体饱和多孔介质的基本理论,得到了既有严格理论基础又较容易理解的横观各向同性饱和土基本方程组。通过将Biot唯象理论与本文所得的饱和土理论进行比较,得出了mij、rij,及B1~B8明确的表达式,有助于结束现有文献中所存在的混乱局面。研究了在道路工程和动力基础中有着重要意义的饱和半平面与梁的动力相互作用问题。通过引入一个函数Φ,将横观各向同性饱和半平面的基本方程组简化为一个6阶控制方程。利用Fourier变换,对横观各向同性饱和半平面与无限长梁的动力相互作用问题进行了讨论。利用Fourier变换和Fourier正弦级数,对横观各向同性饱和半平面与有限长梁的动力相互作用问题进行了讨论。讨论了振动频率、液体内摩擦和梁的刚度对梁挠度的影响。分析了横观各向同性饱和多孔半空间与矩形板的动力相互作用问题。通过引入三个标量函数,结合二重Fourier变换,将横观各向同性饱和半空间的基本方程组简化为一个6阶控制方程和一个2阶控制方程。将板的挠曲面函数展成带附加项的二重Fourier余弦级数,将荷载、地基反力及板下地基表面的沉降展开为二重Fourier余弦级数,对饱和弹性半空间上的矩形板动力响应进行了分析。对饱和半空间弹性地基与圆薄板、中厚圆板的动力相互作用问题进行了分析。通过引入三个标量函数,结合Hankel变换,将横观各向同性饱和多孔半空间的基本方程组简化为一个6阶控制方程和一个2阶控制方程。将板的挠度、荷载、地基反力及板下地基表面的沉降展开为二重Fourier-Bessel级数,得到了饱和半空间弹性地基与圆薄板、中厚圆板的动力相互作用问题的级数解答。本文利用(广义)Fourier级数解决饱和土与梁、矩形板、圆板动力相互作用问题的求解方法具有一般意义。本文的级数解答将饱和土与梁、板的动力相互作用问题转化为数值积分和代数方程组的求解问题,较其他文献将同一问题转化为数值积分和积分方程的求解问题更为简单。
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