目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 軌道交通環(huán)境振動(dòng)問(wèn)題 1
1.2 應(yīng)力波傳播的線彈性模型 2
1.2.1 線彈性與非線性彈塑性行為 3
1.2.2 均勻性與非均勻性材料 3
1.2.3 各向同性與各向異性材料 4
1.2.4 材料原位應(yīng)力 5
1.3 軌道交通環(huán)境振動(dòng)中的土動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 5
1.4 地層動(dòng)力參數(shù)的確定策略 6
1.5 本書(shū)主要內(nèi)容 7
第2章 彈性動(dòng)力學(xué)基本方程及振動(dòng)波在土中的傳播特性 8
2.1 彈性介質(zhì)的動(dòng)力學(xué)基本方程 8
2.1.1 幾何方程（位移分量和應(yīng)變分量的關(guān)系） 8
2.1.2 物理方程（應(yīng)力分量和應(yīng)變分量的關(guān)系） 10
2.1.3 應(yīng)力分量和位移分量的關(guān)系 11
2.1.4 直角坐標(biāo)系下的波動(dòng)方程 11
2.1.5 柱坐標(biāo)系下的波動(dòng)方程 13
2.2 彈性波的類型 14
2.2.1 P波和S波 16
2.2.2 瑞利波 21
2.3 彈性體中波的反射與折射 26
2.4 彈性波的頻散 28
2.5 土的阻尼與彈性波的衰減 31
2.5.1 材料阻尼 31
2.5.2 幾何阻尼 35
第3章 均質(zhì)各向同性彈性半空間的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 39
3.1 彈性半空間位移解的積分表達(dá)式 39
3.2 表面線荷載作用下彈性半空間動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的求解 41
3.2.1 脈沖線荷載作用下半空間垂向位移積分式的求解 42
3.2.2 突然施加的常力線荷載作用下彈性半空間垂向位移的求解 50
3.3 表面條形均布荷載作用下彈性半空間動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的求解 50
3.3.1 脈沖條形均布荷載作用下彈性半空間問(wèn)題的求解 51
3.3.2 突然施加的條形均布荷載作用下彈性半空間問(wèn)題的求解 55
3.4 表面垂向點(diǎn)荷載作用下彈性半空間動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的求解 56
3.4.1 位移和應(yīng)力的積分表達(dá)式推導(dǎo) 56
3.4.2 表面垂向位移積分式的求解 59
3.4.3 突然施加垂向點(diǎn)荷載時(shí)的動(dòng)力解 61
3.5 幾種常見(jiàn)荷載作用下彈性半空間的位移及對(duì)應(yīng)的Green函數(shù) 64
第4章 水平分層彈性半空間的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 67
4.1 基于薄層法推導(dǎo)地基土振動(dòng)的基本解 67
4.1.1 薄層法基本理論 67
4.1.2 分層地基土在波數(shù)-頻率域內(nèi)的基本解 71
4.1.3 分層地基土在波數(shù)-空間域內(nèi)的基本解 77
4.2 基于分層傳遞矩陣法推導(dǎo)多層地基土的振動(dòng)基本解 80
4.2.1 單層地基土的基本運(yùn)動(dòng)方程 80
4.2.2 分層土體上下表面振動(dòng)的傳遞關(guān)系 82
4.2.3 表面垂向荷載下多層土體波數(shù)-頻率域內(nèi)的基本解 86
4.2.4 算例分析 87
4.3 理想匹配層的邊界理論及其與薄層法的聯(lián)合應(yīng)用 90
4.3.1 理想匹配層邊界理論 90
4.3.2 理想匹配層邊界和薄層法的聯(lián)合應(yīng)用 92
4.3.3 TLM-PML方法的驗(yàn)證 94
第5章 移動(dòng)荷載下土體動(dòng)力問(wèn)題的積分變換法求解 97
5.1 計(jì)算模型及其通解 97
5.1.1 計(jì)算模型與控制方程 97
5.1.2 方程通解 99
5.2 移動(dòng)荷載作用在半空間內(nèi)梁上時(shí)土體動(dòng)力響應(yīng) 106
5.2.1 模型建立與基本假設(shè) 106
5.2.2 方程通解 107
5.2.3 阻尼假設(shè) 109
5.2.4 等效剛度 109
5.2.5 移動(dòng)常荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng) 111
5.2.6 移動(dòng)簡(jiǎn)諧荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng) 114
5.3 移動(dòng)荷載作用在成層半空間內(nèi)梁上時(shí)土體動(dòng)力響應(yīng) 116
5.3.1 模型建立與基本假設(shè) 116
5.3.2 方程通解 117
5.3.3 等效剛度 117
5.3.4 移動(dòng)常荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng) 120
第6章 土體彈性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的數(shù)值解法 123
6.1 數(shù)值方法概述 123
6.2 彈性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的有限元法 125
6.2.1 有限元法分析的基本步驟 125
6.2.2 連續(xù)彈性體有限元模型 127
6.2.3 時(shí)域內(nèi)求解有限元方程 131
6.2.4 頻域內(nèi)求解有限元方程 137
6.2.5 移動(dòng)荷載作用下彈性體的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析 138
6.2.6 人工邊界條件 142
6.3 彈性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的邊界元法 146
6.3.1 彈性動(dòng)力學(xué)互易定理 146
6.3.2 Green函數(shù)的互易性 148
6.3.3 邊界積分方程 150
6.3.4 邊界元法在頻域內(nèi)的求解 154
6.3.5 邊界元法在時(shí)域內(nèi)的求解 156
6.4 有限元-邊界元耦合法 157
6.4.1 有限元型耦合方法 158
6.4.2 邊界元型耦合方法 159
6.5 彈性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的無(wú)限元法 160
6.5.1 映射單元 161
6.5.2 無(wú)限元單元?jiǎng)偠染仃嚭唾|(zhì)量矩陣 168
6.5.3 Abaqus軟件中的無(wú)限元 169
6.6 有限元-無(wú)限元耦合法 171
第7章 土的本構(gòu)關(guān)系及動(dòng)力特性 174
7.1 土的動(dòng)應(yīng)變行為 174
7.2 土的動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 176
7.2.1 土的動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的基本特點(diǎn) 176
7.2.2 動(dòng)剪切模量和等效阻尼比 178
7.3 應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的力學(xué)模型 179
7.3.1 基本力學(xué)元件 180
7.3.2 基本組合模型 182
7.3.3 滯回曲線的描述 188
7.3.4 經(jīng)典模型 190
第8章 地基土動(dòng)參數(shù)的間接確定方法 193
8.1 基于指標(biāo)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法 193
8.1.1 有效質(zhì)量密度 193
8.1.2 波速和彈性剪切模量 194
8.1.3 非線性和材料損失因子 196
8.2 通過(guò)巖土原位觸探試驗(yàn)間接確定 199
8.2.1 靜力觸探試驗(yàn) 199
8.2.2 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 200
第9章 地基土動(dòng)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法 204
9.1 共振柱試驗(yàn) 205
9.1.1 基本原理 205
9.1.2 測(cè)試儀器 208
9.1.3 測(cè)試流程及試驗(yàn)結(jié)果 209
9.2 動(dòng)三軸試驗(yàn) 211
9.3 振動(dòng)剪切試驗(yàn) 216
9.3.1 循環(huán)單剪試驗(yàn) 216
9.3.2 扭剪試驗(yàn) 219
9.4 彎曲元試驗(yàn) 220
9.4.1 物理原理 221
9.4.2 分析方法 221
第10章 地基土動(dòng)參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法 224
10.1 概述 224
10.2 地基土動(dòng)參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的一般準(zhǔn)則 224
10.3 地震折射波法 226
10.3.1 測(cè)試原理 226
10.3.2 測(cè)試方法 229
10.3.3 優(yōu)缺點(diǎn) 229
10.4 單孔法 230
10.4.1 測(cè)試方法 230
10.4.2 測(cè)試原理 234
10.5 跨孔法 236
10.5.1 測(cè)試方法 236
10.5.2 測(cè)試原理 239
10.5.3 單孔法與跨孔法對(duì)比 239
10.6 表面波譜法 239
10.6.1 測(cè)試原理 241
10.6.2 測(cè)點(diǎn)布置要考慮的因素 243
10.6.3 數(shù)據(jù)篩選準(zhǔn)則 244
10.6.4 測(cè)試影響因素 245
第11章 表面波譜法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及地基土動(dòng)參數(shù)的反演 247
11.1 彈性半空間介質(zhì)自由表面瑞利波方程 247
11.2 均勻各向同性層狀介質(zhì)中瑞利波特性 249
11.3 表面波譜法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和頻散曲線的對(duì)比分析 254
11.3.1 試驗(yàn)概況 254
11.3.2 試驗(yàn)方法 257
11.3.3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)頻散曲線及有效性驗(yàn)證 258
11.4 瑞利波頻散曲線及地基土動(dòng)參數(shù)的反演 270
11.4.1 反演問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型 271
11.4.2 遺傳算法 271
11.4.3 地基土動(dòng)參數(shù)的反演 276
參考文獻(xiàn) 283