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申请/专利权人：上海大学

摘要：本发明公开了一种用于海工三段式桩基的动力分析方法，包括单桩力学模型的构建和动力学分析方法。本发明采用上述的一种用于海工三段式桩基的动力分析方法，建立了海工三段式单桩的理论解析方法，并通过计算机数值仿真模型验证了解析方法的正确性，同时对影响桩基稳定的参数进行了敏感性分析，便于操作可行而且高效准确。

主权项：1.一种用于海工三段式桩基的动力分析方法，其特征在于：包括单桩力学模型的构建和单桩动力学方程的建立；所述单桩力学模型的构建包括建立横向波浪、风荷载和桩侧土体的横向动反力；桩侧土体的横向动反力Rz,t计算如下： 其中，为考虑了土体滞后阻尼βs的复剪切模量，Nm为土体反力因子，Um为桩横向位移振幅，ω是循环变量激发频率；Φm为m阶土体谐振模式，m＝1,2,3...，Φm由如下正弦函数表示：Φm＝sinamz；其中am＝π2m-12H是边界值问题特征值，与m阶桩土系统谐振相关，且土体模式具有正交性： Nm由如下方程表示： 其中，Y1′、Y0′分别为一阶和零阶修正第二类贝塞尔函数；ηs和ησ为可压缩系数，由如下公式得出： 频率相关的无量纲化参数sm由如下方程表示： 其中，a0＝ωDVs为常用的无量纲化频率，Vs为剪切波沿土体传播的速度，亦即剪切波速，acutoff,m为无阻尼土体介质中的截断频率，acutoff,m＝2m-1π2HD-1，D为桩径；横向波浪荷载的计算方法如下： 式中：Lwl为波浪波长，Hw为波高； T为波浪周期；ρ为海水密度，取1030kgm3；g为重力加速度，取9.8ms2；Zw为计算点距离海床的距离，静水面处为Lw；Lw为静水面处水深，其中不包括桩身埋入土部分，即为桩身处于水中的部分； J1为一阶第一类Bessel函数，Y1为一阶第二类Bessel函数；α为相位角，且tgα＝J1πDLwlY1πDLwl；风荷载的计算方法如下：风荷载分为两部分，包括上部结构传给桩基顶部的横向推力Fw以及第三段受的分布荷载ft，桩基顶部的横向推力Fw由不同的上部结构提供；分布荷载ft为其中，ρa为空气密度，Vw为风速；横向位移的计算方法如下：1桩身处于土体中部分 其中， 分别取z＝H以及z＝0，将桩顶，即土-水界面处的位移矩阵同桩底的位移矩阵联系起来，得如下矩阵： 2桩伸出土体、位于水中的部分 其中A、B、C、D分别为积分常数；3桩顶位移 {T2}为第三段桩身传递矩阵，{T3}为空中部分的传递矩阵；将塔筒部分分为n段，设每段长度为h，{Ttotal}为总的传递矩阵为： 设第i段变截面的截面参数为Ep,i、Ip,i、mp,i，即可计算得出第i段变截面的参数μ的值，从而得到该段变截面的传递矩阵将i从1取到n，即可得到塔筒整体的传递矩阵{Ttotal}，代入以上方程即可得到桩顶的位移和相应的内力。

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