专利名称：利用刚性板动力试验测量双参数地基土体参振质量的方法
技术领域：
本发明涉及土木工程领域，具体指一种利用刚性板动力试验实地测量双参数地基土体参振质量的方法。
背景技术：
目前，世界各国在动力基础的设计中，主要采用两种理论体系。一种是质一阻一弹理论体系，一种是弹性半空间理论体系。但是这两种理论体系均未考虑地基的惯性作用，因此动力计算的精确性都不能令人满意，国内外一些工程人员所做的大量分析和研究表明，考虑地基惯性作用后的动力计算精度有相当的改善。确定双参数地基参振土质量是双参数地基基础动力计算和分析的重要一环，然而，鉴于这个问题的复杂性，至今业内尚无成熟或较普遍认可的确定双参数地基参振土质量的方法，更没有可行的实地测量方法。·
发明内容
针对目前双参数地基参振土质量确定困难的问题，本发明在理论分析的基础上提供了一种利用刚性板动力试验实地测量双参数地基参振土质量的方法，能够有效的解决问题并且便于推广应用。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是
首先根据双参数地基模型的特性将刚性板作用下的地基区域划分为板内区域、板边区域和板角区域(图1)，求得双参数地基一刚性板系统的振动方程及系统固有频率表达式，建立双参数地基一刚性板系统的固有频率 、地基动基床系数α，C)、刚性板尺寸(^※^、刚性板质量軌及参振土单位面积等效质量mf之间的关系式。通过已有的常用动力特性测试方法进行动力试验，测量双参数地基一刚性板系统的固有频率，刚性板系统的固有频率 、地基基床系数α，O、刚性板尺寸Ca Χ/0、刚性板质量#b及参振土单位面积等效质量mf之间的关系式，建立一个以参振土单位面积等效质量mf为待求未知量的关系方程。
采用两种或两种以上刚性板进行动力试验，依照前述方法，建立关于双参数地基参振土单位面积等效质量mf的一组方程，求解此方程组，可得到双参数地基的参振土质量。下面结合附图，对本发明进一步说明。
图I为弹性地基板板周土体区域划分示意图，板下土体为板内区域，A2、A4、A5、A7为板边区域，为板角区域。
具体实施方式
结合附图，本发明的具体实施步骤如下
板在双参数地基上，除板下地基起支承作用以外，板周地基亦参与工作。为使问题简化，研究双参数地基板的刚体模态时，假定研究区域内地基分布均匀，地基压缩动基床系数k与动剪切基床系数G为常值。将矩形刚性板下地基划分为板内区域、板边区域(為、和板角区域(4、4、A6, A8),板内区域挠度为w。根据边界条件无穷远处各区域土体表面挠度为零，与板相接处为板边或板角挠度，即w，确定各区域土体表面挠度表达式。区域J1 B(XJ) =< 0,7 <0);
区域 4 w(x7y) = we^ (0<κ<α9γ< O);
区域: j) =(a <x j<0);··
区域 J4 诉(u)= we\^<y <b、;
区域 : =爾在(x <050 <i);
区域 A : =獅展 ^ <0,1 <j^);
区域 w(x iy)=(0 < <jf);
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* w\^x,y} = we^^°为得到双参数地基上矩形刚性板的振动微分方程，先研究图I所示的双参数地基一刚性板系统的振动动能r和势能V。板(平面尺寸单位面密度I含参振土体等效质量，总刚性板及参振土体等效总质量为#)的挠度为 板的动能r为
T=I11I ^-mi2dxdy = — w2 = -Mw2(I)
JoJo 22 2
板下土体压缩势能V1和剪切势能V2为
^ = ο I ο 去^2 X办=^ahkw2(2)
Tr f ar ^ I ^ (dw f dwS Λ
K = I I — G -~~ + -— χ — O(3)
2 jO Jo 2 {dx) )
板周土体压缩势能K3和剪切势能K4为
-JJΑ 5 (Xj)2 dxdy ~ i Gw2 + — a^fkOwj +— ^/fcGw2⑷
权利要求
1.一种利用刚性板动力试验测量双参数地基土体参振质量的方法，其特征是根据双参数地基的受力特性，将刚性板作用下的地基区域划分为板内区域和板外区域，求得双参数地基一刚性板系统的振动方程及系统固有频率表达式，建立双参数地基一刚性板系统的固有频车f地基基床系数a，O、刚性板尺寸(a x/o、刚性板质量軌及参振土单位面积等效质量mf之间的关系式；利用此关系式，采用动力试验方法进行双参数地基——刚性板系统的固有频率测试，利用频率测试结果建立一组方程，求解方程组得到参振土体单位面积等效质量Hlf。
2.根据权利要求I所述的利用刚性板动力试验测量双参数地基土体参振质量的方法，其特征是采用矩形刚性板，将矩形刚性板板外地基区域划分为板边区域(為、水)和板角区域 C^、J3、J6、J8)。
3.根据权利要求I所述的利用刚性板动力试验测量双参数地基土体参振质量的方法，其特征是采用两种或两种以上刚性板进行动力试验，获取一组相应的频率测试结果。
全文摘要
本发明公开了一种利用刚性板动力试验测量双参数地基土体参振质量的方法。该方法根据双参数地基模型的特性将刚性板作用下的地基区域划分为板内区域、板边区域和板角区域(图1)，求得双参数地基——刚性板系统的振动方程及系统固有频率表达式，建立了双参数地基——刚性板系统的固有频率、地基基床系数(k，G)、刚性板尺寸(a×b)、刚性板质量Mb及参振土单位面积等效质量mf之间的关系式；利用此关系式，采用动力试验方法进行双参数地基——刚性板系统的固有频率测试，利用频率测试结果建立一组方程，求解方程组得到参振土单位面积等效质量mf。所述方法在理论分析的基础上结合动力试验实测获取双参数地基的土体参振质量，概念明确清晰，借助已有常用动力试验设备和方法即可进行，便于应用和推广。
文档编号E02D33/00GK102787591SQ20121033396
公开日2012年11月21日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者周亮, 张望喜, 易伟建 申请人:张望喜