تحلیل دینامیکی شمع اختلاط سیمان عمیق با هسته بتن تحت بارهای دینامیکی افقی
/
تجدید نظر: ۲۳ مه ۲۰۲۳
/
پذیرش: ۲۴ مه ۲۰۲۳
/
تاریخ انتشار: ۲۶ مه ۲۰۲۳
(این مقاله متعلق به موضوع است پیشرفت در مهندسی سازه، جلد دوم)
خلاصه
:
شمع DCM با هسته بتن; شمع داخلی بتنی; شمع خارجی سیمان-خاک; امپدانس دینامیکی; ضریب سختی; عامل میرایی
۱٫ معرفی
۲٫ مدل فیزیکی و معادلات پایه
۲٫۱٫ مدل فیزیکی سیستم شمع-خاک
۲٫۲٫ معادلات اساسی سیستم شمع-خاک
با
with
where λ = λs(1 + 2iβs) and μ = μs(1 + 2iβs) denote the complex moduli of soil, with λs and μs as the Lamé constant of soil, and βs as the damping ratio of soil. ur, uθ, and uz denote the radial, circumferential, and vertical displacement of soil, respectively. ρs denotes the mass density of soil. ∇۲ is the Laplace operator. εs is the volume strain of soil and can be expressed as
۲٫۳٫ Boundary Conditions of the Pile–Soil System
۳٫ Solutions of the Pile–Soil System
۳٫۱٫ Solution for the Surrounding Soil
where φs and ψs represent the scalar and vector potentials of soil displacement, respectively.
where F is the undetermined coefficient and with .
where B1, B2, C1, C2, D1, D2, F1, and F2 are undetermined coefficients. Im(·) and Km(·) represent the first and second modified m-order Bessel functions, respectively, with m as the natural number. and .
with
with
with .
۳٫۲٫ Solution for the Concrete-Cored DCM Pile
with
with
with .
with .
with
with EI = EmIm + EcIc and AGK = AmGmKm + AcGcKc.
where the expressions of s1~s12 are detailed in Appendix A.
where the expressions of u1~u8 are detailed in Appendix B.
where Re(·) and Im(·) represent the real and imaginary parts, respectively. khh, krr, and khr represent the dynamic stiffness factor of horizontal, rocking, and horizontal–rocking dynamic impedances, respectively. chh, crr, and chr represent the dynamic damping factor of horizontal, rocking, and horizontal–rocking dynamic impedances, respectively.
۴٫ Calculation Results and Parametric Analysis
۴٫۱٫ Verification
۴٫۲٫ تحلیل پارامتریک
۵٫ نتیجه گیری ها
مشارکت های نویسنده
منابع مالی
بیانیه در دسترس بودن داده ها
تضاد علاقه
پیوست اول
با
ضمیمه B
References
- Bergado, D.T.; Jamsawang, P.; Voottipruex, P.; Cheang, W. Behavior of deep cement mixing (DCM) and stiffened deep cement mixing (SDCM) piles under full scale tests and embankment loading. In Proceedings of the 1st International Symposium on Ground Improvement Technologies and Case Histories, Singapore, 9–۱۲ December 2009; pp. 3–۱۱٫ [Google Scholar]
- Voottipruex، P. سوکساوات، تی. برگادو، دی.تی. جامسوانگ، ص. شبیهسازی عددی و مطالعه پارامتری شمعهای SDCM و DCM تحت بارهای محوری و جانبی مقیاس کامل. محاسبه کنید. ژئوتک. ۲۰۱۱، ۳۸، ۳۱۸-۳۲۹٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- Voottipruex، P. برگادو، دی.تی. سوکساوات، تی. جامسوانگ، پ. Cheang، W. رفتار و شبیه سازی شمع های اختلاط عمیق سیمان (DCM) و اختلاط عمیق سیمان (SDCM) تحت بارگیری در مقیاس کامل. خاک ها پیدا شد ۲۰۱۱، ۵۱، ۳۰۷–۳۲۰٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- وانگ، آ. ژانگ، دی. دنگ، Y. پاسخ جانبی تک شمع ها در خاک بهبود یافته با سیمان: بررسی عددی و نظری. محاسبه کنید. ژئوتک. ۲۰۱۸، ۱۰۲، ۱۶۴-۱۷۸٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- وانگ، آ. ژانگ، دی. دنگ، ی. یک رویکرد ساده برای پاسخ محوری شمع های بتنی پیش ساخته منفرد در خاک تیمار شده با سیمان. بین المللی J. Civ. مهندس ۲۰۱۸، ۱۶، ۱۴۹۱-۱۵۰۱٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- یو، جی. خو، اس. یانگ، ایکس. چن، ز. گونگ، X. محاسبه ته نشینی فونداسیون کامپوزیت با شمع DCM با هسته بتنی در زیر پی صلب. جی سنت. دانشگاه جنوب علمی تکنولوژی ۲۰۲۰، ۵۱، ۲۱۱۱-۲۱۲۰٫ [Google Scholar]
- ژانگ، سی. لیو، اس. ژانگ، دی. لای، اف. لو، تی. Liu, Y. یک راه حل با کرنش مساوی اصلاح شده برای رفتار تحکیم پی کامپوزیت تقویت شده توسط شمع های بتنی پیش ساخته بهبود یافته با خاک تیمار شده با سیمان. محاسبه کنید. ژئوتک. ۲۰۲۲، ۱۵۰، ۱۰۴۹۰۵٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- هان، YS; چنگ، جی. ژو، ام. Ni، PP; Wang، YL مطالعه تجربی اثرات تراکم و انبساط ناشی از نفوذ شمع هسته در طول ساخت شمع SDCM. بین المللی جی. ژئومک. ۲۰۲۲، ۲۲۰۴۰۲۲۰۴۱٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- وانگ، آ. ژانگ، دی. Zhang، Y. پاسخ لرزه ای شمع های لوله با خاک تیمار شده با سیمان در ماسه بهبود یافت. چانه. جی. جئوت. مهندس ۲۰۲۱، ۴۳، ۱۲۱-۱۲۴٫ [Google Scholar]
- ژانگ، دی. وانگ، آ. Ding، X. پاسخ لرزه ای گروه های شمع با ستون های اختلاط سیمان عمیق در شن و ماسه مایع بهبود یافته است: آزمایش های جدول تکان دادن. می توان. ژئوتک. جی. ۲۰۲۲، ۵۹، ۹۹۴-۱۰۰۶٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- مکریس، ن. گازتاس، G. تفاوت فاز جابجایی در یک شمع نوسانی هماهنگ. ژئوتکنیک ۱۹۹۳، ۴۳، ۱۳۵-۱۵۰٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- مکریس، N. برهمکنش خاک-شمع در طی عبور امواج ریلی – یک راه حل تحلیلی. زمین مهندس ساختار. دین ۱۹۹۴، ۲۳، ۱۵۳-۱۶۷٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- مکریس، ن. بادونی، د. پاسخ لرزه ای گروه های شمع تحت امواج مایل-برشی و ریلی. زمین مهندس ساختار. دین ۱۹۹۵، ۲۴، ۵۱۷–۵۳۲٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- تاکواکی، آی. کیشیدا، الف. تحلیل کارآمد اثر گروه شمع بر سختی لرزه ای و طراحی مقاومت ساختمان ها. خاک دین. زمین مهندس ۲۰۰۵، ۲۵، ۳۵۵-۳۶۷٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- آنویاتیس، جی. Mylonakis، G. مدول دینامیک وینکلر برای شمع های بارگذاری محوری. ژئوتکنیک ۲۰۱۲، ۶۲، ۵۲۱–۵۳۶٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- آنویاتیس، جی. دی لائورا، آر. ماندولینی، آ. Mylonakis، G. پاسخ سینماتیکی تک شمع ها برای شرایط مرزی مختلف: راه حل های تحلیلی و طرح های نرمال سازی. خاک دین. زمین مهندس ۲۰۱۳، ۴۴، ۱۸۳-۱۹۵٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- آنویاتیس، جی. دی لائورا، آر. Lemnitzer، A. امپدانس های شمع دینامیکی برای شمع های نوک ثابت. خاک دین. زمین مهندس ۲۰۱۷، ۹۷، ۴۵۴-۴۶۷٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- Cui، CY; منگ، ک. Xu, CS; وانگ، BL; Xin، Y. ارتعاش عمودی یک شمع شناور با در نظر گرفتن اثر پیوند ناقص رابط شمع-خاک. محاسبه کنید. ژئوتک. ۲۰۲۲، ۱۵۰، ۱۰۴۸۹۴٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- نواک، م. ابوالاله، ف. نوگامی، تی. واکنشهای دینامیکی خاک برای مورد کرنش هواپیما. J.Eng. من بخش ۱۹۷۸، ۱۰۴، ۹۵۳-۹۵۹٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- نواک، م. Aboul-Ella، F. توابع امپدانس شمع ها در رسانه های لایه ای. J.Eng. من بخش ۱۹۷۸، ۱۰۴، ۶۴۳-۶۶۱٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- نواک، M. سفتی دینامیکی و میرایی شمع ها. می توان. ژئوتک. جی. ۱۹۷۴، ۱۱، ۵۷۴–۵۹۸٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- وزیری، ح. هان، YC توابع امپدانس شمع ها در رسانه های ناهمگن. جی.ژئوتک. مهندس ASCE 1993، ۱۱۹، ۱۴۱۴-۱۴۳۰٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- وزیری، توابع امپدانس HH برای مدلسازی مناطق مرزی با ویژگیهای رابط غیر بازتابی. محاسبه کنید. ساختار. ۱۹۹۴، ۵۰، ۲۶۳-۲۷۲٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- ژنگ، سی جی. Cui، YQ; وو، سی. لو، تی. Luan، LB راه حل تحلیلی ساده شده برای پاسخ لرزه ای افقی شمع های منفرد به امواج S که به صورت عمودی برخورد می کنند. مکانیک خاک سنگ. ۲۰۲۳، ۴۴، ۳۲۷-۳۳۶٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- آنویاتیس، جی. لمنیتزر، الف. امپدانس های شمع دینامیکی برای شمع های بارگذاری شده جانبی با استفاده از فرمول های بهبود یافته تاجیمی و وینکلر. خاک دین. زمین مهندس ۲۰۱۷، ۹۲، ۲۷۹-۲۹۷٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- نوگامی، تی. Novak, M. مقاومت خاک در برابر شمع ارتعاشی افقی. زمین مهندس ساختار. دین ۱۹۷۷، ۵، ۲۴۹-۲۶۱٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- نواک، م. نوگامی، تی. اندرکنش خاک-شمع در ارتعاش افقی. زمین مهندس ساختار. دین ۱۹۷۷، ۵، ۲۶۳-۲۸۱٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- آنویاتیس، جی. میلوناکیس، جی. لمنیتزر، الف. واکنش خاک به حرکت شمع هارمونیک جانبی. خاک دین. زمین مهندس ۲۰۱۶، ۸۷، ۱۶۴-۱۷۹٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- ژنگ، سی. لوان، ال. کین، اچ. ژو، H. پاسخ دینامیکی افقی یک شمع لوله با قطر بزرگ بارگذاری شده ترکیبی شبیهسازی شده توسط تئوری تیر تیموشنکو. بین المللی جی. ساختار. خنجر زدن دین ۲۰۲۰، ۲۰، ۲۰۷۱۰۰۳٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- ژنگ، سی. کورتزیس، جی. لوان، ال. Ding، X. فرمول فرمول بسته برای پاسخ شمع های شناور منفرد به بارهای دینامیکی جانبی. محاسبه کنید. ژئوتک. ۲۰۲۲، ۱۵۲، ۱۰۵۰۴۲٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- یانگ، ایکس. ژانگ، ی. لیو، اچ. فن، X. جیانگ، جی. ال ناگار، MH; وو، دبلیو. Liu, X. راه حل تحلیلی برای پاسخ دینامیکی جانبی پی شمع تعبیه شده در خاک غیر اشباع. مهندس اقیانوس ۲۰۲۲، ۲۶۵، ۱۱۲۵۱۸٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- کوی، سی. لیانگ، ز. خو، سی. شین، ی. وانگ، ب. راه حل تحلیلی برای ارتعاش افقی شمع تکی با انتها در خاک اشباع ناهمگن شعاعی. Appl. ریاضی. مدل. ۲۰۲۳، ۱۱۶، ۶۵-۸۳٫ [Google Scholar] [CrossRef]
- دینگ، XM; ژنگ، سی جی؛ لوان، ال بی اصول دینامیک شمع; انتشارات علمی: پکن، چین، ۲۰۲۱٫ [Google Scholar]
- لیو، ی. او، LQ; جیانگ، YJ; خورشید، MM; چن، ای جی. لی، اف.-اچ. تأثیر تغییر محتوای آب در محل بر تغییر فضایی مقاومت خاک رس عمیق مخلوط با سیمان. ژئوتک ۲۰۱۹، ۶۹، ۳۹۱-۴۰۵٫ [Google Scholar] [CrossRef]
طرحی برای سیستم شمع-خاک DCM با هسته بتنی.

عنصر تجزیه و تحلیل شمع DCM با هسته بتنی. (آ) شمع بیرونی سیمان-خاک. (ب) شمع داخلی بتنی.

نمودار جریان حل شمع DCM با هسته بتن تحت بارهای دینامیکی افقی.

منحنی های مقایسه (آ) مقایسه با نواک و نوگامی (۱۹۷۷) [۲۷]. (ب) مقایسه با دینگ و همکاران. (۲۰۲۱) [۳۳].

تأثیر شعاع شمع DCM با هسته بتن بر امپدانس دینامیکی افقی. (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.

تأثیر شعاع شمع DCM با هسته بتن بر امپدانس دینامیکی تکان دهنده. (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.
تأثیر شعاع شمع DCM با هسته بتن بر امپدانس دینامیکی تکان دهنده. (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.

تأثیر شعاع شمع DCM با هسته بتنی بر امپدانس دینامیکی افقی تاب. (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.
تأثیر شعاع شمع DCM با هسته بتنی بر امپدانس دینامیکی افقی تاب. (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.

تأثیر مدول الاستیک شمع DCM با هسته بتنی بر امپدانس دینامیکی افقی. (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.
تأثیر مدول الاستیک شمع DCM با هسته بتنی بر امپدانس دینامیکی افقی. (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.

تأثیر مدول الاستیک شمع DCM با هسته بتنی بر امپدانس دینامیکی تکان دهنده. (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.
تأثیر مدول الاستیک شمع DCM با هسته بتنی بر امپدانس دینامیکی تکان دهنده. (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.

تأثیر مدول الاستیک شمع DCM با هسته بتنی بر امپدانس دینامیکی افقی تاب. (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.
تأثیر مدول الاستیک شمع DCM با هسته بتنی بر امپدانس دینامیکی افقی تاب. (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.

تاثیر چگالی خاک بر امپدانس دینامیکی افقی (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.

تاثیر چگالی خاک بر امپدانس دینامیکی تکان دهنده (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.

تأثیر چگالی خاک بر امپدانس دینامیکی افقی تاب. (آ) ضریب سختی. (ب) عامل میرایی.

پارامترهای فیزیکی
نوع رسانه | مقدار پارامتر |
---|---|
خاک اطراف | تراکم rس = ۱۸۰۰ کیلوگرم بر متر۳ |
تیغه ثابت لس = مترس = ۱۰ مگاپاسکال | |
نسبت میرایی بس = ۰٫۰۵ | |
شمع داخلی بتنی | مدول الاستیک Eج = ۲۰ گیگا پاسکال |
نسبت پواسون nج = ۰٫۲ | |
تراکم rج = ۲۳۵۰ کیلوگرم بر متر۳ | |
شعاع rج = ۰٫۲ متر | |
طول اچ = ۱۰ متر | |
شمع خارجی سیمان-خاک | مدول الاستیک Eمتر = ۳۰۰ مگاپاسکال |
نسبت پواسون nمتر = ۰٫۲۵ | |
تراکم rمتر = ۲۰۱۰ کیلوگرم بر متر۳ | |
شعاع rمتر = ۰٫۴ متر | |
طول اچ = ۱۰ متر |
سلب مسئولیت/یادداشت ناشر: اظهارات، نظرات و داده های موجود در همه نشریات صرفاً متعلق به نویسنده (ها) و مشارکت کننده (ها) است و نه MDPI و/یا ویرایشگر(ها). MDPI و/یا ویراستار(های) مسئولیت هرگونه آسیب به افراد یا دارایی ناشی از هر ایده، روش، دستورالعمل یا محصولات اشاره شده در محتوا را رد می کنند.
|