利用剛性板動力試驗測量雙參數地基土體參振質量的方法
2023-05-04 15:27:41
專利名稱：利用剛性板動力試驗測量雙參數地基土體參振質量的方法
技術領域：
本發明涉及土木工程領域，具體指一種利用剛性板動力試驗實地測量雙參數地基土體參振質量的方法。
背景技術：
目前，世界各國在動力基礎的設計中，主要採用兩種理論體系。一種是質一阻一彈理論體系，一種是彈性半空間理論體系。但是這兩種理論體系均未考慮地基的慣性作用，因此動力計算的精確性都不能令人滿意，國內外一些工程人員所做的大量分析和研究表明，考慮地基慣性作用後的動力計算精度有相當的改善。確定雙參數地基參振土質量是雙參數地基基礎動力計算和分析的重要一環，然而，鑑於這個問題的複雜性，至今業內尚無成熟或較普遍認可的確定雙參數地基參振土質量的方法，更沒有可行的實地測量方法。·
發明內容
針對目前雙參數地基參振土質量確定困難的問題，本發明在理論分析的基礎上提供了一種利用剛性板動力試驗實地測量雙參數地基參振土質量的方法，能夠有效的解決問題並且便於推廣應用。本發明為實現上述目的所採用的技術方案是
首先根據雙參數地基模型的特性將剛性板作用下的地基區域劃分為板內區域、板邊區域和板角區域(圖1)，求得雙參數地基一剛性板系統的振動方程及系統固有頻率表達式，建立雙參數地基一剛性板系統的固有頻率 、地基動基床係數α，C)、剛性板尺寸(^※^、剛性板質量軌及參振土單位面積等效質量mf之間的關係式。通過已有的常用動力特性測試方法進行動力試驗，測量雙參數地基一剛性板系統的固有頻率，剛性板系統的固有頻率 、地基基床係數α，O、剛性板尺寸Ca Χ/0、剛性板質量#b及參振土單位面積等效質量mf之間的關係式，建立一個以參振土單位面積等效質量mf為待求未知量的關係方程。
採用兩種或兩種以上剛性板進行動力試驗，依照前述方法，建立關於雙參數地基參振土單位面積等效質量mf的一組方程，求解此方程組，可得到雙參數地基的參振土質量。下面結合附圖，對本發明進一步說明。
圖I為彈性地基板板周土體區域劃分示意圖，板下土體為板內區域，A2、A4、A5、A7為板邊區域，為板角區域。
具體實施方式
結合附圖，本發明的具體實施步驟如下
板在雙參數地基上，除板下地基起支承作用以外，板周地基亦參與工作。為使問題簡化，研究雙參數地基板的剛體模態時，假定研究區域內地基分布均勻，地基壓縮動基床係數k與動剪切基床係數G為常值。將矩形剛性板下地基劃分為板內區域、板邊區域(為、和板角區域(4、4、A6, A8),板內區域撓度為w。根據邊界條件無窮遠處各區域土體表面撓度為零，與板相接處為板邊或板角撓度，即w，確定各區域土體表面撓度表達式。區域J1 B(XJ) =< 0,7 <0);
區域 4 w(x7y) = we^ (0<κ<α9γ< O);
區域: j) =(a <x j<0);··
區域 J4 訴(u)= we\^<y <b、;
區域 : =爾在(x <050 <i);
區域 A : =獅展 ^ <0,1 <j^);
區域 w(x iy)=(0 < <jf);
IxMA - 、 秦-謙-_)
* w\^x,y} = we^^°為得到雙參數地基上矩形剛性板的振動微分方程，先研究圖I所示的雙參數地基一剛性板系統的振動動能r和勢能V。板(平面尺寸單位面密度I含參振土體等效質量，總剛性板及參振土體等效總質量為#)的撓度為 板的動能r為
T=I11I ^-mi2dxdy = — w2 = -Mw2(I)
JoJo 22 2
板下土體壓縮勢能V1和剪切勢能V2為
^ = ο I ο 去^2 X辦=^ahkw2(2)
Tr f ar ^ I ^ (dw f dwS Λ
K = I I — G -~~ + -— χ — O(3)
2 jO Jo 2 {dx) )
板周土體壓縮勢能K3和剪切勢能K4為
-JJΑ 5 (Xj)2 dxdy ~ i Gw2 + — a^fkOwj +— ^/fcGw2⑷
權利要求
1.一種利用剛性板動力試驗測量雙參數地基土體參振質量的方法，其特徵是根據雙參數地基的受力特性，將剛性板作用下的地基區域劃分為板內區域和板外區域，求得雙參數地基一剛性板系統的振動方程及系統固有頻率表達式，建立雙參數地基一剛性板系統的固有頻車f地基基床係數a，O、剛性板尺寸(a x/o、剛性板質量軌及參振土單位面積等效質量mf之間的關係式；利用此關係式，採用動力試驗方法進行雙參數地基——剛性板系統的固有頻率測試，利用頻率測試結果建立一組方程，求解方程組得到參振土體單位面積等效質量Hlf。
2.根據權利要求I所述的利用剛性板動力試驗測量雙參數地基土體參振質量的方法，其特徵是採用矩形剛性板，將矩形剛性板板外地基區域劃分為板邊區域(為、水)和板角區域 C^、J3、J6、J8)。
3.根據權利要求I所述的利用剛性板動力試驗測量雙參數地基土體參振質量的方法，其特徵是採用兩種或兩種以上剛性板進行動力試驗，獲取一組相應的頻率測試結果。
全文摘要
本發明公開了一種利用剛性板動力試驗測量雙參數地基土體參振質量的方法。該方法根據雙參數地基模型的特性將剛性板作用下的地基區域劃分為板內區域、板邊區域和板角區域(圖1)，求得雙參數地基——剛性板系統的振動方程及系統固有頻率表達式，建立了雙參數地基——剛性板系統的固有頻率、地基基床係數(k，G)、剛性板尺寸(a×b)、剛性板質量Mb及參振土單位面積等效質量mf之間的關係式；利用此關係式，採用動力試驗方法進行雙參數地基——剛性板系統的固有頻率測試，利用頻率測試結果建立一組方程，求解方程組得到參振土單位面積等效質量mf。所述方法在理論分析的基礎上結合動力試驗實測獲取雙參數地基的土體參振質量，概念明確清晰，藉助已有常用動力試驗設備和方法即可進行，便於應用和推廣。
文檔編號E02D33/00GK102787591SQ20121033396
公開日2012年11月21日 申請日期2012年9月11日 優先權日2012年9月11日
發明者周亮, 張望喜, 易偉建 申請人:張望喜