横观各向同性地基上刚性矩形基础分析

对横观各向同性地基上刚性矩形板进行了求解。首先,利用表面受矩形均布荷载作用下的层状横观各向同性地基的位移解答,获得地基的柔度矩阵;然后,通过刚性矩形基础与层状横观各向同性地基的协调条件,建立刚性矩形基础与横观各向同性地基共同作用的方程,进而求得基础的地基反力。通过编制相应的程序,确定了合理的网格划分值;最后,进行算例分析,分析了地基横观各向同性性质、矩形刚性基础的长宽比以及地基分层性对地基反力的影响。分析表明：以上3种因素对地基反力有重要影响。     

层状横观各向同性地基平面应变问题的扩展精细积分解

利用扩展精细积分法求解横观各向同性地基的平面应变问题。扩展精细积分法具有高精度和较高计算效率的特点,是求解微分方程的有效方法,相比于解析法可以节省大量理论推导工作量。从直角坐标下弹性力学控制方程出发,推导出Fourier变换域内地基的常微分矩阵方程;之后对地基微层元进行消元合并,进一步得到荷载作用在地基内部时层状地基的扩展精细积解。与已有文献的对比验证了方法的精确性,并分析了横观各向同性参数、层状性质和荷载作用点对计算结果的影响。结果表明：土体竖向位移随着横观各向同性参数n的增大而减小,而随着横观各向同性参数m的增大而增大;荷载作用点 的变化只对作用点以上的土体有影响,而上层土体的模量对竖向位移计算结果的影响更为显著,土体成层性对沉降的影响要比对竖向应力的影响更为显著。     

弹性矩形板下横观各向同性多层地基分析

利用弹性矩形板与多层地基表面的竖向位移协调条件与光滑接触条件,由横观各向同性多层地基应力与位移非耦合的传递矩阵解,推导出弹性矩形板下竖向应力和位移的解析解。在此基础上,编制了相应的程序,并进行了数值计算。计算结果表明：矩形板刚度对板底竖向位移及板中心下的竖向应力有着较为显著的影响;板底竖向位移及板中心下的竖向应力随着板刚度的增加而减小,相同荷载作用下横观各向同性地基与均匀各向同性地基模型的计算结果差异较大,实际工程中很有必要采用更符合土体性质的横观各向同性地基模型     

三维横观各向同性成层地基的传递矩阵解

通过解耦变换推导出三维直角坐标系下横观各向同性地基的非耦合状态方程;利用双重Fourier变换以及Cayley-Hamilton定理得到了单层地基的传递矩阵;结合边界条件和层间连续条件进而得其传递矩阵解。编制了相应程序并进行了数值计算与分析,结果表明：数值结果与已有文献结果十分吻合,地基的横观各向同性性质与成层性质对受荷地基中竖向位移和应力的影响较为显著。     

上覆单相弹性层饱和地基上刚性条形基础竖向振动的混合边值问题

根据Biot动力控制方程,运用Fourier积分变换技术,并按照混合边值条件和连续条件建立了上覆单相弹性层饱和地基上刚性条形基础竖向振动的对偶积分方程,并将其退化到完全饱和地基的情形。通过引进正交多项式将对偶积分方程化为线性代数方程组,从而得到了上覆单相弹性层的饱和地基上刚性条形基础的竖向振动规律。通过算例分析得到,单相弹性层的厚度对动力柔度系数有着较大的影响,在单相弹性层厚度较小时（小于条形基础半宽的0.1）,动力柔度系数曲线与完全饱和的基本重合;完全饱和地基上刚性基础的竖向振动是上覆弹性层厚度Hn=0的特例。     

横观各向同性层状饱和土动力问题的反射、透射矩阵方法

建立了轴对称情形下横观各向同性层状饱和土(TISS)动力问题的反射、透射矩阵(RTM)方法。对横观各向同性饱和土状态向量所满足的偏微分方程组进行Fourier和Hankel变换,得到状态向量所满足的常微分方程组。求解该常微分方程组,得到横观各向同性饱和土状态向量的通解。根据该通解得出了状态向量和波向量的传递矩阵,由波向量的传递矩阵得出了层状土的反射、透射矩阵表达式。利用上述反射、透射矩阵,并结合层状饱和土的边界条件和层间连续性条件,得出了垂直力作用下横观各向同性层状饱和土在变换域内的解。对变换域内的解进行Hankel逆变换,得出了频域内层状饱和土的动力响应。     

下卧基岩黏弹性地基上刚性条形基础竖向振动响应研究

考虑地基土层厚度的影响,对黏弹性地基上刚性条形基础承受竖向荷载下的动力响应问题进行了理论研究。通过Fourier积分变换求解了地基土的动力控制方程,并结合基底和地基的混合边界条件及土层刚性基岩边界条件,得到了刚性条形基础的对偶积分方程。通过Jacobi正交多项式将其转化为线性方程组并进行数值求解。将所得解退化至弹性半空间,并与已有文献进行了对比,验证了解析解的合理性。分析结果表明：地基土层厚度是影响地基振动产生的表面波衰减以及条形基础动力柔度系数变化的重要因素。通过数值算例发现,只有在土层厚度超过基底宽度大约50倍的情况下,现有的将地基土视为无限半空间的理论解才是合理的。     

竖向简谐荷载下二维层状饱和地基的解析层元解

基于Biot固结理论,运用解析层元方法求解竖向简谐荷载作用下二维层状饱和地基的动力响应问题。从直角坐标平面应变问题控制方程出发,通过Fourier-Laplace变换将偏微分方程组转化为常微分方程组,求解得到单层饱和地基的解析层元。结合层间连续条件和边界条件,组装得到多层饱和地基的总刚度矩阵方程,进而求得变换域内的解。借助Fourier-Laplace逆变换的数值积分方法,获得平面应变动力问题在物理域内的解,编制了相应的计算程序,其计算结果与已有文献结果吻合较好。通过算例分析了荷载圆频率、荷载作用深度及地基成层性对地基竖向位移的影响。计算结果表明：随荷载圆频率的增大,地基竖向位移先增加后减小;地基竖向位移在荷载作用点处呈现波峰,且受表层土性的影响较大。     

层状地基中单桩负摩擦问题积分方程解法

利用Biot固结理论和积分方程方法研究了表面有堆载的层状地基中单桩负摩擦问题。根据层状饱和土的圆形载荷基本解得出了单桩在圆形均布载荷作用下在时间域内的第二类Fredholm积分方程组。运用Laplace变换对上述积分方程组进行简化。再结合传递和刚度矩阵传递到各个层中去,对变换域内的积分方程采用Schapery 逆变换方法得到时域内单桩的近似积分方程。求解积分方程组并进行相应的数值逆变换,就可得出层状地基中的单桩在表面圆形均布载荷作用下的位移、轴力、孔压和桩侧摩阻力随时间的变化情况。计算结果表明,桩侧剪力和孔压分层明显。     

传递矩阵法分析中心集中荷载下圆形刚性板

采用传递矩阵法分析横观各向同性地基上的刚性圆板，分析竖向的弹性模量Ev、水平向的弹性模量Eh、竖直面上的剪切模量Gv以及Eh和Ev的比值n、Gv和Ev的比值m、水平向应力引起的正交水平向应变的泊松比Uh、竖直向应力引起的水平向应变的泊松比Uvh对沉降和基底反力影响；同时采用成层地基进行分析，将其计算结果与常规方法中采用对弹性模量和泊松在计算深度内按深度加权平均的计算结果进行比较。     

层状地基上弹性地基梁的有限元-边界元耦合分析

将地基视为多层各向同性弹性体,对Euler-Bernoulli梁进行有限单元离散分析,对地基-梁接触面采用边界积分法求解,根据地基-梁接触面的竖向位移协调和光滑接触条件,应用有限元与边界元耦合的方法推导出各向同性成层弹性地基上的Euler-Bernoulli梁的半数值半解析解。基于文中理论,编制了相应的程序,通过与现有文献对比,验证了文中理论的正确性,对比分析了分层地基与等效均匀地基两种模型上的弹性地基梁。研究结果表明,分层地基与等效均匀地基两种模型上弹性地基梁性状差异较大,实际弹性地基梁计算中应采用分层地基模型。     

饱和地基上条形弹性基础的摇摆振动

基于Biot动力方程,研究了饱和均质弹性半空间上弹性条形基础的摇摆振动问题。通过Fourier积分变换求解了饱和土的动力控制方程,然后结合基础底部为混合边界的条件得到了弹性条形基础的摇摆振动对偶积分方程,利用正交多项式将对偶积分方程转化为求解一组线性代数方程组,同时利用复合Simpson法则,得到了动力柔度系数的表达式,通过算例得出了不同参数时地基动力柔度系数随无量纲频率的关系曲线。     

多向荷载作用下层状地基刚性桩筏基础分析

提出一种多向荷载作用下层状地基中刚性桩筏基础的计算方法。基于剪切位移法,采用传递矩阵形式分析了竖向荷载下桩顶面-桩顶面相互作用;引入修正桩侧地基模量,采用有限差分法分析了水平荷载下桩顶面-桩顶面相互作用;基于层状弹性半空间理论,分析了多向荷载下桩顶面-土表面、土表面-桩顶面、土表面-土表面的相互作用关系。建立了桩土体系柔度矩阵,得到了多向荷载下层状地基中刚性桩筏基础的受力和变形的关系以及桩的内力和变形沿桩身分布规律。通过与有限元对比,验证了该方法的合理性和修正地基模量的优越性,并对多向荷载作用下的桩筏基础进行了计算分析,计算结果表明,水平力将会引起桩筏基础的倾斜。     

The eccentric loading of a rigid circular foundation embedded in an isotropic elastic medium

This paper examines the problem of the eccentric loading of a rigid circular disc-shaped foundation embedded in bonded contact with an istropic elastic medium of infinite extent. The solution of this problem is achieved by using a Hankel integral transform technique which reduces the problem to two sets of dual integral equations. These systems of dual integral equations represent the equations which govern the axisymmetric and asymmetric states of deformation induced by the loaded foundation. Explicit results are derived both for the displacement and rotation of the circular foundation and for the contact stress at the interface.     

Rocking vibration of a rigid strip footing on saturated soil

The dynamic response of a rigid strip footing lying on saturated soil is greatly affected by the pore pressure induced by a rocking moment. To consider the complex behavior of the soil under the rocking load, an analytical solution for a rigid strip foundation on saturated soil under a rocking moment is developed under the framework of Biot’s coupling theory. The boundary-value problem for the governing coupling equations for saturated soil is solved using a Fourier transform to yield a pair of dual integral equations. These dual integral equations are transformed into a set of linear equations using an infinite series of orthogonal Jacobi polynomials to yield the compliance functions. In addition, a parametric study has been carried out to examine the influence of: (1) the dimensionless frequency, (2) the dynamic permeability and (3) the Poisson’s ratio on saturated soil under a rocking rigid strip footing.     

公路路基地基承载力的离心模型试验与分析

公路路基由于基底的柔性和荷载分布为梯形,路基地基的破坏模式和确定方法与刚性基础地基有所差异,对公路路基地基承载力的研究具有重要的理论意义和实用价值。通过柔性条形基础、梯形路基以及模拟沟谷地形的柔性条形基础等3组离心模型试验,对公路路基地基的破坏机制和极限承载力进行了研究,并采用关联流动的Mohr-Coulomb内切圆屈服准则对试验结果进行了数值模拟和对比分析,研究结果表明,公路路基地基由于基底的柔性和较高的离心加速度,很难产生理想的整体剪切破坏形式;与刚柔性条形基础相比,梯形路基作用下的基底中心点沉降更大;沟谷地形对柔性条形基础基底中心点的沉降有一定的影响,但并不明显影响地基极限承载力。