移动荷载引起多层结构动力响应与排桩的被动隔振机理研究

本项目采用半解析法对移动荷载引起上部结构的振动及排桩的被动隔振机理进行系统研究。内容包括：根据粘弹性及饱和土体动力理论，以积分变换为工具，对均质、层状粘弹性与饱和土体地基上无限轨道长梁，土体内部圆形隧道在移动荷载作用下的动力响应进行分析。在此基础上，建立移动荷载-轨道长梁、圆形隧道-粘弹性与饱和土体地基-筏板基础-上部结构共同作用的第二类Fredholm积分方程；最后采用半解析法研究荷载速度和粘弹性、饱和土体性质及排桩的排列、分布等对影响排桩被动隔振效果的机理。其意义在于对江西省即将修建的地铁、隧道运行的安全性评测和轨道交通荷载引起的城市建筑物振动的稳固性与可靠性分析提供了工程参考，对铁路系统的规划、沿铁路线的拟建建筑物的设计、桩基础的隔振设计提供指导，而且从理论上对分析上部结构-基础-地基共同作用问题提供一种新的计算方法。

本项目(No：50969007)于2009年10月经国家自然科学基金委正式批准立项后，在连续三年开展的项目研究过程中，项目负责人同课题组成员按照预定研究思路，分别在以下七个方面研究已取得一定科研成果：1) 完成了移动荷载作用下均质、层状粘弹性与饱和土体动力响应研究；2) 建立了饱和土体地基上无限长梁受简谐移动荷载作用模型，分析了荷载速度、频率、饱和土体参数对梁−土体系的影响。3) 计算并比较了3种隧洞模型（弹性土体隧洞、饱和土体隧洞和饱和土衬砌隧洞）在移动环形荷载作用下动力响应。4)建立了移动荷载作用下饱和土体地基-筏板-上部结构共同作用的积分方程，分析了饱和土体参数、移动荷载速度等对上部结构水平、垂直方向振动影响特点；5) 采用传递、透射矩阵法，建立了均质、层状频域内土-桩第2类Fredholm积分方程，完成了排桩对简谐荷载、移动荷载振源被动隔振机理研究；6) 采用积分变换法，提出了饱和土体中频域-波数边界元积分方程(2.5D BEM)，成功应用于饱和土体中沟(填充沟)对移动荷载被动隔振分析；7) 采用复变函数理论与边界元积分方程法，分析了饱和土体中孔洞对波场散射问题。.截止2012年12月底，项目负责人及课题组成员已在专业期刊发表论文36篇，其中SCI检索2篇，EI检索18篇，ISTP 检索3篇，中文核心刊物2篇，其它刊物11篇。另有3篇(EI期刊源)已录用待发表，同时拟在2013年由冶金工业出版社出版项目负责人专著一部《饱和土体中排桩被动隔振的积分方程法研究》。项目主持人2011年荣获江西省第七届高等学校中青年学科带头人荣誉称号，并且获江西省教育厅批准的2013年 - 2014年赴国外研修，同时项目主持人于2012年再次获得国家自然科学基金资助(项目名称：“基于声子晶体理论的饱和地基上周期性高架桥与隧道结构振动特性研究”，项目批号No: 51269021)。.在本项目(No：50969007)资助下，培养和锻炼了一批科研队伍，共培养省级学科带头人2人，省级骨干教师1人，副教授3人，博士研究生2人，课题组成员所在学科“岩土工程”于2011年已成功列为江西省“十二五”重点学科。总之，在项目负责人和课题组成员共同努力下，已完成全部预定目标，并且研究成果达到国内领先水平，部分研究成果达到国际领先水平。