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基于区域分解及零空间技术的周期排桩结构带隙计算方法与特性研究
1
作者 郭文杰 李佳宝 +2 位作者 罗文俊 洪显 徐长节 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期648-654,共7页
针对传统能量法求解周期排桩结构带隙时位移型函数构造复杂、计算成本高、因桩土参数畸变而导致的波形拟合困难等问题,基于区域分解思路对传统能量法进行改进,将桩与土分别在独立坐标系下建模,克服桩土参数畸变问题;再结合零空间技术处... 针对传统能量法求解周期排桩结构带隙时位移型函数构造复杂、计算成本高、因桩土参数畸变而导致的波形拟合困难等问题,基于区域分解思路对传统能量法进行改进,将桩与土分别在独立坐标系下建模,克服桩土参数畸变问题;再结合零空间技术处理各类边界约束,克服了型函数构造中边界依赖问题,且大幅提高了计算效率。研究结果表明,相较于波数有限元法,该方法不仅同样准确、可靠,还具有效率优势。此外,土体弹性模量与排桩填充率是影响带隙的主要因素;相较于正方形布置的周期排桩,六边形布置时可以获得较高的起始频率、截止频率和带隙宽度。 展开更多
关键词 周期排桩 能量法 区域分解 零空间技术 带隙
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二维周期排桩隔振技术应用于兰州中川国际机场的初探研究
2
作者 李强强 韩赟 +1 位作者 史贞 郭永强 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第2期249-255,共7页
为了克服传统隔振技术因需要在基础与地基之间埋置隔振装置从而削弱结构的整体性和限制隔振装置的更换等方面的不足,立足于屏蔽弹性波的新思想,基于周期结构的通禁带,采用数值模拟手段研究二维周期排桩结构的带隙特性及其对禁带频段内... 为了克服传统隔振技术因需要在基础与地基之间埋置隔振装置从而削弱结构的整体性和限制隔振装置的更换等方面的不足,立足于屏蔽弹性波的新思想,基于周期结构的通禁带,采用数值模拟手段研究二维周期排桩结构的带隙特性及其对禁带频段内弹性波的抑制作用,并探讨将这种隔振新技术应用在兰州中川国际机场的新建航站楼与跑道之间来实现隔振时结构设计参数的选取规律。研究发现,对于相对刚度而言,在所选择的材料中,外层散射体钢和内层散射体混凝土及土体所组成的胞元具有最宽的弹性波衰减范围;减小晶格常数增大填充率或者构造含有两种晶格常数的胞元结构可获得更宽的弹性波衰减范围。研究结果可为中川国际机场的周期性排桩设计提供理论指导,从而精准地实现工程结构物的隔振需求。 展开更多
关键词 振动与波 二维声子晶体 周期排桩 结构隔振 频带曲线 兰州中川国际机场
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基于周期理论和COMSOL PDE的排桩减振特性研究 被引量：11
3
作者 孟庆娟 石志飞 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期4251-4260,共10页
基于周期理论和COMSOL PDE有限元法,研究了排桩的衰减域(attenuation zone,简称AZ),讨论了相关参数对衰减域的影响;针对实测环境振动设计了具体的排桩结构,并对该排桩的减振特性在频域和时域内分别进行了数值模拟。研究结果表明:周期理... 基于周期理论和COMSOL PDE有限元法,研究了排桩的衰减域(attenuation zone,简称AZ),讨论了相关参数对衰减域的影响;针对实测环境振动设计了具体的排桩结构,并对该排桩的减振特性在频域和时域内分别进行了数值模拟。研究结果表明:周期理论可以用于揭示排桩的动力特性,为排桩结构在环境减振中的应用提供新思路;基于控制方程建模的COMSOL PDE有限元法,不仅能够用于周期结构的衰减域计算,还可用于周期结构的频域和时域响应分析。 展开更多
关键词 周期排桩 COMSOL PDE 衰减域 环境减振
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周期性排桩设计频段隔振原理性试验研究 被引量：10
4
作者 刘维宁 姜博龙 +1 位作者 马蒙 高健 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4138-4148,共11页
针对目前基于带隙理论开展的周期性隔振排桩性能研究偏重于解析理论分析和数值仿真计算的现状,采用原理性试验的方法,验证了周期性隔振排桩的衰减域特性。试验设计了4种工况:分别考虑了空心钢管桩和填土钢管桩两种排桩类型,以及六角晶... 针对目前基于带隙理论开展的周期性隔振排桩性能研究偏重于解析理论分析和数值仿真计算的现状,采用原理性试验的方法,验证了周期性隔振排桩的衰减域特性。试验设计了4种工况:分别考虑了空心钢管桩和填土钢管桩两种排桩类型,以及六角晶格和正方晶格两种周期性布置方式。激振采用脉冲荷载激励,将隔振工况与无桩基本工况进行比较,对周期性排桩的振动衰减域进行了测试和分析,并与带隙理论计算的频率带隙结果进行对比。研究表明:在理论计算带隙范围内,各工况下实测衰减水平均在50%以上,最高达到98%。表明了周期排桩对特定频带的振动阻隔实际效果明显,隔振表现突出,证实了理论分析的有效性。周期排桩对水平方向的振动衰减优于竖直方向;从趋势上看,在其他条件相同时,六角晶格布置的周期排桩,其振动衰减水平优于正方晶格布置;桩内填土可有效增加六角晶格布置钢管桩的首阶带隙及衰减域宽度,有效降低正方晶格布置钢管桩的首阶带隙及衰减域起始频率。对应于试验的工程实际尺寸在0~80Hz频段内出现多条带隙,并且最低可达20 Hz以下,这表明,基于带隙理论进行周期隔振排桩设计,在地铁列车振动环境影响的特征频段隔离或衰减中,具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 设计频段 隔振 周期性排桩 试验研究
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饱和土中周期性排桩隔离体波的性能研究 被引量：4
5
作者 孟庆娟 乔京生 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第24期179-186,共8页
基于周期理论和Biot波动理论,研究饱和土中周期性排桩的隔振性能。应用COMSOL PDE有限元法计算理想周期性排桩的衰减域,并分析影响衰减域的主要因素;建立二维和三维有限周期排桩模型,分析排桩后饱和土中的频域响应,验证振动衰减区域的存... 基于周期理论和Biot波动理论,研究饱和土中周期性排桩的隔振性能。应用COMSOL PDE有限元法计算理想周期性排桩的衰减域,并分析影响衰减域的主要因素;建立二维和三维有限周期排桩模型,分析排桩后饱和土中的频域响应,验证振动衰减区域的存在,并讨论排桩排数、桩长等对隔振效果的影响。研究结果表明,饱和土中理想周期排桩存在衰减域,衰减域范围内的波在二维和三维有限周期排桩中得到了有效衰减,说明了在饱和土中,应用周期排桩衰减域隔离环境振动的可行性。 展开更多
关键词 周期性排桩 饱和土 衰减域(AZ) 隔振 体波
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复杂截面周期性隔振桩带隙特性构型影响因素研究 被引量：3
6
作者 姜博龙 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2021年第1期168-176,共9页
提出带隙特性丰富的蜂窝截面、正交截面和X截面三种周期性隔振桩,采用平面波展开法对三种隔振桩进行频散及带隙分布展开研究,揭示平面内和平面外首阶完全带隙的起始频率、截止频率以及带宽随构型影响因素如周期常数、填充率以及控制尺... 提出带隙特性丰富的蜂窝截面、正交截面和X截面三种周期性隔振桩,采用平面波展开法对三种隔振桩进行频散及带隙分布展开研究,揭示平面内和平面外首阶完全带隙的起始频率、截止频率以及带宽随构型影响因素如周期常数、填充率以及控制尺寸变化的规律,为该类型排桩应用及设计选型提供理论依据。研究表明:降低周期常数可以增加三种隔振桩平面内和平面外的首阶带隙带宽,但是也会提高它们首阶带隙的起、止频率;增大填充率可以增加蜂窝截面隔振桩平面内和平面外首阶带隙的带宽,也会提高首阶带隙的起、止频率;正交截面隔振桩和X截面隔振桩首阶带隙伴随填充率变化规律不明显,二者的几何控制尺寸更复杂、带隙调节能力更丰富。 展开更多
关键词 振动与波 隔振 周期排桩 复杂截面 带隙 构型
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基于Floquet变换方法的单排桩隔振数值模型
7
作者 陆建飞 万建卫 《四川建筑科学研究》 2012年第2期125-129,146,共6页
基于Floquet变换方法,建立了周期性排桩隔振问题的数值计算模型。首先利用Muki的虚拟桩方法,将桩土体系分解为拓展半空间弹性土和一系列虚拟桩。利用半空间土体的基本解,自由波场解及桩土协调条件,建立了排桩的第二类Fredholm积分方程... 基于Floquet变换方法,建立了周期性排桩隔振问题的数值计算模型。首先利用Muki的虚拟桩方法,将桩土体系分解为拓展半空间弹性土和一系列虚拟桩。利用半空间土体的基本解,自由波场解及桩土协调条件,建立了排桩的第二类Fredholm积分方程。根据Floquet变换方法,得出了排桩在波数域内的积分方程。求解该积分方程即得排桩在波数域内的解,对波数域内的解进行Floquet逆变换,即得排桩在空间域内的解。数值结果表明,Flo-quet变换方法的结果与直接叠加法的结果完全吻合。利用所建立的数值模型,文中对桩长、桩土弹性模量比、桩间距对排桩隔振效果的影响进行了分析。 展开更多
关键词 Floquet变换 周期性排桩 隔振 虚拟桩法 FREDHOLM积分方程
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多排桩隔振的Floquet变换解法
8
作者 万建卫 陆建飞 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2010年第S1期162-166,共5页
基于Floquet变换方法,建立了周期性多排桩隔振问题的数值计算模型。首先利用Muki的虚拟桩方法,将桩土体系分解为拓展半空间弹性土和一系列虚拟桩。利用半空间土体的基本解,自由波场解及桩土协调条件,建立了多排桩的第二类Fredholm积分... 基于Floquet变换方法,建立了周期性多排桩隔振问题的数值计算模型。首先利用Muki的虚拟桩方法,将桩土体系分解为拓展半空间弹性土和一系列虚拟桩。利用半空间土体的基本解,自由波场解及桩土协调条件,建立了多排桩的第二类Fredholm积分方程。根据Floquet变换方法,得出了多排桩在波数域内的积分方程。求解该积分方程即得多排桩在波数域内的解,对波数域内的解进行Flo-quet逆变换,即得多排桩在空间域内的解。基于文中的数值模型,给出了一个算例。 展开更多
关键词 Floquet变换 周期性多排桩 隔振 虚拟桩法 FREDHOLM积分方程
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基于复频散曲线特征的周期结构高铁路基减振研究 被引量：3
9
作者 唐豪 陈晓斌 +2 位作者 唐孟雄 蔡德钩 王业顺 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2169-2179,共11页
目前对周期排桩衰减域的研究只停留在频散曲线分析阶段,只有少数学者利用二维复频散曲线来研究周期排桩衰减域,而频散曲线只能得到衰减域的范围,复频散曲线能得到振动波在衰减域内的衰减程度。利用COMSOL PDE模块求解三维模型的复频散曲... 目前对周期排桩衰减域的研究只停留在频散曲线分析阶段,只有少数学者利用二维复频散曲线来研究周期排桩衰减域,而频散曲线只能得到衰减域的范围,复频散曲线能得到振动波在衰减域内的衰减程度。利用COMSOL PDE模块求解三维模型的复频散曲线,通过对排桩排布形式和不同桩身材料的影响进行分析得到:三角形排布的排桩衰减域范围最广且减振效果最好;当桩身材料为混凝土或钢时,能产生高频衰减域,而使用两组元桩时可以产生低频衰减域,但两组元桩和混凝土桩的减振程度比钢桩小。最后,通过建立有限尺度的周期排桩频域响应模型验证了复频散曲线计算的正确性,同时对高铁荷载引起的地基振动特征频率0~50Hz,提出针对不同频率减振的4种类型桩和1种组合桩,结果说明组合桩能结合4种类型排桩产生衰减域频率分布的特点,且减振效果较好。 展开更多
关键词 周期排桩 复频散曲线 三维模型 高铁隔振
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