锤击沉桩过程中近场波动隔振研究

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工程实践中,预制桩由于其质量易于检测得到保障,承载性能好,施工效率高,可以提前进行制桩工作等特点,从而被广泛应用。但其在施工过程中所产生的振动、挤土和噪声会对周边环境造成很大的影响。为了减小这种危害,除了选用一定的桩锤型号、桩锤重量、落距、击桩频率等参数外,常常在需要保护的对象前设置屏障隔振,利用屏障的反射和衍射来损耗能量,从而减少振动的影响。  本文基于弹性波理论和屏障隔振机理,首先推导了屏障吻合临界频率的计算公式,并结合具体算例验证了公式的可行性。其次,分析了影响隔振沟隔振的重要因素,提出了参数分析方案的总架构,并利用 LS-DYNA软件建立了桩土动力模型。最后,模拟讨论了隔振沟的各类可变参数对于隔振效果的影响规律,包括振源深度,隔振沟尺寸,隔振沟位置,地基土性质和隔振沟材料,并讨论分析了隔振沟失效的情况,对隔振沟后出现振幅放大的异常现象以及影响振幅放大的各种因素进行了研究。  结果表明,在一定隔振沟的深度范围内,沟深越大,其隔振效果越好;宽度对于隔振效果的影响较小;靠近隔振沟位置处的隔振效果相对较好,一般为沟后6m附近的位置;在一定范围内土剪切波速越大,隔振效果越好;隔振沟的材料与土介质的波阻抗相差越大,隔振效果越好。隔振沟越深,振幅加强区的加强效应越明显,加强区的范围也越大;隔振沟越宽,振幅加强区的加强效应越小,加强区的范围也较小;隔振沟距离振源越远,振幅加强区的加强效应越小,加强区的范围呈现先减少后增大的趋势;较大的土剪切波速,能够降低隔振沟出现失效的概率;波阻抗相近的隔振沟材料,其加强效应和加强区域也相近。
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