水平动荷载作用下海洋大直径管桩动力响应解析解

摘要

考虑桩-土-流体耦合振动,研究了谐和激振水平动荷载作用下的海洋大直径管桩振动响应问题。将桩周和桩芯海水考虑为无黏性不可压缩流体建立其控制方程求得海水速度势解析表达式,继而得到作用于桩身动水压力表达式。将土体看作黏弹性介质建立桩周土和桩芯土控制方程,对土体方程直接解耦求解,得到桩周土和桩芯土位移和抗力表达式。利用桩-土体位移连续条件、桩-流体速度连续条件以及桩身边界条件,求解得到了水平谐振荷载下海洋大直径管桩位移解析解,并提出了桩顶水平动力柔度因子概念。将理论解所得结果与有限元结果对比,验证了本文解的正确性。分析了海水动水压力、埋入海水段桩长、管桩内外半径、桩身模量、土体模量等参数对海洋大直径管桩水平动力响应特性的影响。