基于矢量匹配-劳斯法的群桩阻抗改进模型

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1、第35卷第9期岩土力学Vol.35No.92014年9月RockandSoilMechanicsSep.2013文章编号：1000－7598(2014)09－2448－08基于矢量匹配-劳斯法的群桩阻抗改进模型1,21,21,2赵宏，高广运，姜洲（1.同济大学地下建筑与工程系，上海200092；2.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海200092）摘要：采用薄层法算出群桩基础的频域阻抗，将群桩阻抗等效于一个单输入单输出系统，并表示为一个复数的频域传递函数。基于矢量匹配法（VF法），通过对传递

2、函数拟合得到任意分层地基的群桩阻抗函数的集总参数形式。采用VF法对整体频域拟合，可以得到多项分式分式阻抗形式，进而扩展成为Wu-Lee模型。结果表明，VF法拟合得到的动力柔度函数可以精确地匹配分层地基动力柔度函数，由于多项分式的形式可以直接扩展成为Wu-Lee集总参数模型，且数值稳定。对于高频阻抗拟合需要采用高阶数，进行劳斯（Routh）降阶，得到较好的效果。关键词：矢量匹配法（VF法）；群桩；阻抗；薄层法；集总参数模型中图分类号：TU473文献标识码：AAnimprovedmodelfordyna

3、micimpedanceofpilegroupsbasedonvectorfitting-Routhmethod1,21,21,2ZHAOHong,GAOGuang-yun,JIANGZhou(1.DepartmentofGeotechnicalEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;2.KeyLaboratoryofGeotechnicalandUndergroundEngineeringofMinistryofEducation,Ton

4、gjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Thedynamicimpedanceofpilegroupsinthefrequencydomainiscomputedbythinlayermethod.Itisrepresentedbythecomplextransferfunctioninthefrequencydomainassingleinputandsingleoutputsystem.Thefittingofcomplextransferfunc

5、tionisproposedthroughthevectorfittingmethod(VFmethod),soastoobtainthelumped-parametermodelforpilegroupsinlayeredground.Thedynamicimpedanceofpartial-fractionexpansiontypecanbeobtainedbyVFmethod;itfitsoverthewholefrequencyrange,whichiseasilyconvertedtoth

6、eWu-Leemodel.Itisshownthatthelumped-parametermodelbytheVFmethodisaccuratelytomatchthedynamicimpedanceofpilegroupsinlayeredground.Duetoitspartial-fractionexpansiontype，theexpressioncanbeconvenientlytransferredintotheWu-Leemodel;andthefittingisnumericall

7、ystable.Thenumberoftermsforthepartial-fractionexpansionisbigwhenthedynamicimpedanceforthehighfrequencyisneededtofit.ThereducedordermethodcalledtheRouthmethodisintroducedtomaketheorderreduced,anditisshowntheresultforthereductionisgood.Keywords:vectorfit

8、tingmethod(VFmethod);pilegroups;dynamicimpedance;thinlayermethod;lumped-parametermodel子结构分析中的关键就是地基阻抗。地基阻抗1引言的研究主要包括集总参数模型、弹性半空间模型、由于土体的非线性、地基的无界性、接触面的[4]有限元和边界元等，集总参数模型物理意义不明非线性等复杂特性，土-结构的动力分析一直是岩土确，但由于需要的未知数少，且质-弹-阻的系数与工程师、结构工程师研究的热点。