聯結式排樁隔振結構制造技術

本發明專利技術涉及一種聯結式排樁隔振結構，該結構在排樁走向方向具有周期性排樁結構，且各樁樁頂通過聯結梁相互剛性聯結。同一排樁中的各樁為具有相同幾何及材料參數的任意截面混凝土樁，不同排的樁則可有不同的參數；相同組的聯結梁有相同的幾何及材料參數，不同組的聯結梁可有不同的參數。利用Floquet變換和邊界元方法，建立了波數域內樁－土的邊界元模型；上部聯結梁則利用傳遞矩陣方法來處理；利用上述樁－土邊界元模型，樁頂和梁的耦合條件及周期性條件，建立了聯結式排樁的計算模型。與樁頂無約束的自由式排樁比較，本發明專利技術所提出的聯結式排樁隔振結構，可有效地降低隔振系數，提高隔振效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術提出了一種用來隔振的新型樁基礎結構，即聯結式排樁，并利用Floquet變換及邊界元方法建立了該新型樁基礎隔振結構的周期性邊界元模型。
技術介紹
進入二十一世紀，中國的高速鐵路、高速公路、地鐵和輕軌等現代交通設施迅速普及，相應地，上述交通設施所引起的振動問題也引起工程界的廣泛關注；與此同時，由于機器振動、爆破和打樁等施工活動所引起的振動問題也日益嚴重，對人們的日常生活帶來了很多不便。因此，提高各類隔振設施的隔振效果對人們的生產和生活具有重要意義。排樁是一種新型的隔振結構，由于其布置不受地下水位和土體穩定性的影響，因此，目前排樁隔振結構越來越受到土木工程師的重視。排樁隔振的主要原理是通過控制彈性波的傳播途徑來實現被動隔振，即利用排樁屏障的反射和散射功能來阻礙各類彈性波在土體內的傳播，以實現隔振的目的。值得指出的是現有的關于排樁隔振的研究，均采用普通形式的排樁，即樁頂無任何約束的自由式排樁。已有的研究表明，在低頻彈性波入射的情況下，自由式排樁的隔振效果并不好。因此，提高排樁的隔振效果仍然是一個值得深入研究的課題。此外，在已有的研究中，由于受計算機容量的限制，均把排樁簡化為有限的幾根樁，顯然，這與工程實際中包含數十甚至上百根樁的排樁隔振系統不符合。由于隔振數值模擬中采用的樁數量對其隔振效果有明顯的影響，因此，用少數幾根樁來模擬排樁隔振系統有其局限性。由于對排樁隔振的數值模擬是一個三維動力問題，所以，當采用有限元或邊界元等數值方法來模擬排樁隔振時，計算時間及對計算機內存的需求會隨樁數的增加而呈指數式增長。因此，發展適合樁數很多的排樁的數值計算模型對排樁的隔振設計具有重要意義。
技術實現思路
為了提高排樁的隔振效果，本專利技術提出了一種新型的樁基礎隔振結構，即聯結式排樁隔振結構(單排、雙排及三排)，該結構能夠有效地提高相同條件下排樁的隔振效果。本專利技術所提出的聯結式排樁隔振結構，排樁沿樁的走向具有周期性，即排樁中的各樁沿樁走向保持固定距離，該固定距離稱為排樁的周期，各排樁沿排樁走向相互間保持一定距離的相對錯動，排樁中的樁可以是各種類型的樁，如:預制或鉆孔灌注樁，同一排樁中的各樁為具有相同幾何及材料參數的任意截面混凝土樁，屬于不同排的樁則可有不同的幾何及材料參數。圖1，圖2和圖3分別給出了單排，雙排及三排聯結式排樁隔振結構的俯視圖。排樁中的各樁樁頂通過周期性聯結梁固定聯結，所有通過沿走向平移周期整數倍能相互重合的聯結梁稱為一組聯結梁，例如:在單排樁中有一組聯結梁(圖1)，雙排樁中有四組聯結梁(圖2)，而三排樁中則有七組聯結梁(圖3)，屬于相同組的聯結梁有相同的幾何及材料參數，屬于不同組的聯結梁則可有不同的相應參數。本專利技術還涵蓋聯結式排樁隔振結構的計算模型，利用該計算模型和相關軟件可對樁基礎的幾何及材料參數，混凝土聯結梁的幾何及材料參數進行優化設計。本專利技術所提出聯結式排樁隔振結構，其計算模型涉及如下步驟:步驟1:運用Floquet變換及邊界元方法，分別建立波數域內樁、土邊界積分方程表達式。步驟2:利用邊界元方法分別對波數域內樁、土邊界積分方程進行離散，并對樁、土所有代表性元胞的邊界單元進行積分，得到波數域內樁、土邊界元列式。步驟3:利用波數域內樁、土邊界元列式及樁土位移和面力的連續性條件，得到耦合的樁土周期性邊界元模型。步驟4:運用傳遞矩陣方法，對上部聯結梁進行處理，并利用樁頂和梁端耦合條件及周期性條件，建立聯結式排樁隔振結構的計算模型。本專利技術在相同條件下可有效降低幅值比(幅值比是指采用排樁隔振結構后半空間表面某點垂直位移的振幅與沒有隔振結構存在時自由波場所對應的垂直位移振幅的比值)，提高排樁的隔振效果。附圖說明 圖1為單排聯結式排樁隔振結構俯視圖。L為單排聯結式排樁隔振結構的周期，即排內相鄰樁的樁間距。圖2為雙排聯結式排樁隔振結構俯視圖。L為雙排聯結式排樁隔振結構的周期，即各排內相鄰樁的樁間距，各排的相鄰樁樁間距相同；dK表示雙排聯結式排樁隔振結構中的排間距；ds表示雙排聯結式排樁隔振結構中兩排樁間的相對錯動距離；(D，②，③，④表示四組聯結梁中的代表性梁。圖3為三排聯結式排樁隔振結構俯視圖。L為三排聯結式排樁隔振結構的周期，即各排內相鄰樁的樁間距，各排的相鄰樁樁間距相同；dK表示三排聯結式排樁隔振結構中相鄰排的排間距，相鄰排排間距相同，②，③，④，⑤，⑥，⑦表示七組聯結梁中的代表性梁。圖4中，-1th, 0th, Ith依次表示_1，0及I號元胞;P” P2, P3表示代表性元胞中的第一，第二，第三號樁；梁標號b12下標12的第一個數字表不樁編號，即表不第一根樁,第二個數字表示與該樁聯結的梁編號，即第二根梁，所以，b12表示與元胞中第一根樁聯結的第二根梁，其余梁的標號意義同上。圖4為三排聯結式排樁隔振結構中的樁與梁的聯結簡圖。圖5為雙排聯結式排樁隔振結構的幅值比等值線圖。圖6為雙排自由式排樁隔振結構的幅值比等值線圖。具體實施例方式實施例1下面對本專利技術的計算模型步驟進行簡單說明。根據Floquet變換方法，利用空間域內土體的邊界積分方程，得到如下波數域內半空間土體的邊界積分方程νΟ，χ(β)) = J 巧x⑷-m yw)dr(y⑷)T'ie}1 S本文檔來自技高網...

【技術保護點】
聯結式排樁隔振結構，其特征在于，在排樁走向方向具有周期性排樁結構，且各樁樁頂通過聯結梁相互剛性聯結。

【技術特征摘要】
1.結式排樁隔振結構，其特征在于，在排樁走向方向具有周期性排樁結構，且各樁樁頂通過聯結梁相互剛性聯結。2.據權利要求1所述的聯結式排樁隔振結構，其特征在于，所述的樁可以是預制或鉆孔灌注樁等各種類型的樁，聯結梁則為現澆的鋼筋混凝土梁。3.據權利要求1所述的聯結式排樁隔振結構，其特征是:各周期性排樁中各樁保持固定距離，各排樁沿排樁走向相互間保持一定距離的相對錯動，排樁頂部通過周期性聯結梁固定聯結。4.據權利要求1所述的聯結式排樁隔振結構，其特征是:同一排樁中的各樁為具有相同幾何及材料參數的任意截面混凝土樁，屬于不同排的樁則可有不同的幾何及材料參數；相同組的聯結梁有相同的幾...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陸建飛，張旭，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：