层状土场中受冲刷作用部分埋置单桩动力响应分析

冲刷作用下桩周土场的变化是部分埋入式单桩结构失效的主要原因之一。该项目的土壤场大多为层状，对桩基在此类场地的力学性质的研究越来越受到重视。为了准确揭示冲刷对层状土中部分埋入式单桩的动力响应的影响，在改进的高寒地基模型和Hamilton原理的基础上，建立了层状土层中荷单桩横向受力的动力响应。利用有限差分法求解单桩受冲刷的自振频率，实现冲刷下土-结构相互作用系统的精确建模，然后利用Green函数法求出单桩受迫振动的自振频率。通过数值计算和参数分析，研究了成层土场的物理特性对部分埋入式单桩在冲刷作用下动力响应的影响。结果表明，基于改进的桩基地基模型，可以部分地预测单桩在层状土中的冲刷对土体动力特性的影响。随着冲刷程度的增加，层状土中单桩的第一固有频率显著降低，改良的高寒地基模型中各层地基的反应系数减小，剪切系数增大。当冲刷至非嵌入式段桩长l1L/2（L为桩长）时，部分嵌入式单桩在动荷载作用下出现横向失稳。随着下卧土层厚度的增加，各冲刷等级中单桩的第一固有频率增加。如果第一层土壤的弹性模量增加约0.5倍、1倍和2倍，则分层土壤场中单桩的一阶固有频率分别增加约10%、20%和30%。