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編輯推薦

隨著科學技術的飛速發展，樁基的應用越來越廣泛，其種類也越來越多，對樁基的設計承載力的要求也越來越高，因此，樁基的定性分析、數值模擬、試驗研究以及樁基的檢測手段與技術等成為國內外岩土工程專傢、力學傢、技術人員共同關心的問題。本書正是順應這種發展趨勢而撰寫的，相信本書的齣版不僅具有重要的工程意義，也具有重要的理論價值。

內容簡介

《樁基的數學建模、理論分析與計算方法》以樁基為背景，用現代分析方法和手段對結構非綫性力學特性進行瞭數學建模、理論分析與計算方法的研究。按照數學模型及應用的框架，全書共10章，約5個專題，在每個專題中都閤理地建立瞭結構或者結構組閤的多種數學模型，提齣瞭相應的分析與計算方法；在敘述和應用中，以樁基的非綫性力學特性分析為主進行研究。因此，《樁基的數學建模、理論分析與計算方法》並非隻是一本與樁基力學特性分析有關的書，實際上也是一本與結構力學特性分析的建模、分析和計算方法有關的書。
《樁基的數學建模、理論分析與計算方法》不是一般的教科書或者某專業的專業教材，其目的在於盡可能架起從工程結構到力學分析的“橋”，為力學、土木工程、機械工程、應用數學等相關專業高年級本科生和研究生提供學習和研究的參考，為年輕教師、科研工作者和工程技術人員提供一些有益的研究框架、模型、分析與計算方法，並為他們的教學、科研和設計提供幫助。

目錄

前言
第1章 緒論
1.1 樁基及其特點、發展簡史和研究難點
1.1.1 樁基及其作用和特點
1.1.2 樁基的發展概況：
1.1.3 樁基研究的難點
1.2 樁基的研究概況與存在的不足
1.2.1 樁基的研究理論和方法
1.2.2 存在的不足
1.3 本書的主要內容與重點和特色
1.3.1 本書的主要內容
1.3.2 本書的重點和特色
參考文獻

第2章 梁-柱結構非綫性力學行為分析的數學模型
2.1 引言
2.2 梁-柱結構非綫性力學行為分析的廣義Hamilton原理
2.2.1 梁-柱結構非綫性力學行為分析的數學模型（一）
2.2.2 梁-柱結構非綫性力學行為分析的數學模型（二）
2.2.3 梁-柱結構非綫性力學行為分析的數學模型（三）
2.2.4 一些結論與說明
2.3 梁一柱結構非綫性力學行為分析的數學模型——微元體分析方法
2.3.1 引言
2.3.2 梁-柱結構力學行為分析的數學模型及若乾類型
2.3.3 一些結論與說明
2.4 關於梁-柱結構數學模型的一些評注
參考文獻

第3章 非綫性彈性梁-柱結構的若乾動力學問題
3.1 引言
3.2 非綫性彈性柱的軸嚮運動和梁的平麵耦閤運動
3.2.1 非綫性彈性柱的軸嚮運動
3.2.2 非綫性彈性梁的平麵耦閤運動
3.3 非綫性彈性和綫性黏性樁基的軸嚮振動
3.3.1 非綫性彈性綫性黏性樁基軸嚮振動的數學模型
3.3.2 綫性黏彈性樁基軸嚮自由振動的模態及固有頻率
3.3.3 綫性黏彈性樁基軸嚮自由振動的四階多時間尺度方法
3.3.4 非綫性彈性綫性黏性樁基軸嚮振動的多時間尺度分析
3.3.5 非綫性彈性綫性黏性樁基軸嚮受迫振動的多時間尺度分析
3.3.6 關於非綫性彈性梁一柱結構軸嚮振動的一些結論
3.4 非綫性彈性綫性黏性樁基的橫嚮振動
3.4.1 非綫性彈性綫性黏性樁基橫嚮振動的數學模型
3.4.2 綫性黏彈性樁基橫嚮自由振動的模態及固有頻率
3.4.3 非綫性彈性綫性黏性樁基橫嚮振動的多時間尺度分析
3.4.4 關於梁-柱結構橫嚮非綫性振動的一些結論
3.5 非綫性彈性樁基的平麵耦閤混沌運動
3.5.1 非綫性彈性樁基平麵耦閤運動的數學模型
3.5.2 非綫性Ⅰ型樁基的動力學性質
3.5.3 非綫性Ⅱ型樁基的動力學性質
3.5.4 非綫性Ⅲ型樁基的動力學性質
3.5.5 參數的影響
3.5.6 2階Galerkin截斷係統及數值結果
3.5.7 小結
3.6 若乾評論與建議
參考文獻

第4章 具有初始位移的杆件結構大變形分析的數學模型及應用
4.1 引言
4.2 具有初始位移的杆件結構大變形分析的積分型數學模型
4.2.1 具有初始位移的杆件結構大變形分析的數學模型
4.2.2 關於初始位移的選取
4.2.3 關於初邊值問題的一些說明
4.3 非綫性積分型數學模型的求解
4.3.1 靜力學響應分析的數學模型
4.3.2 輔助函數與數學模型的轉化
4.3.3 問題的DQ求解方法
4.3.4 數值算例——集中載荷作用下懸臂梁的大變形分析
4.4 具有初始位移的樁基大變形靜力學響應分析
4.4.1 初始位移的影響
4.4.2 載荷的影響
4.4.3 小結
4.5 具有初始位移的樁基大變形動力學響應分析
4.5.1 問題的數學描述及方程的轉化
4.5.2 數值求解方法
4.5.3 數值算例與結果分析
4.5.4 小結
4.6 具有初始位移的杆件結構大變形分析的微分型數學模型
4.7 非綫性微分型數學模型的求解
4.7.1 DQ離散化方程
4.7.2 DQ離散化方程的求解
4.8 彈性和彈塑性土中樁基大變形響應分析
4.8.1 彈性土中樁基大變形響應分析
4.8.2 彈塑性土中樁基大變形響應分析
4.8.3 小結
4.9 簡單評注
附錄
參考文獻

第5章 樁基的非綫性穩定性分析
5.1 引言
5.2 樁基非綫性穩定性分析的數學模型
5.2.1 非綫性穩定性分析的數學模型
5.2.2 非綫性穩定性分析的簡化數學模型
5.3 具有初始位移的樁基的臨界載荷
5.3.1 計算樁基臨界載荷的數學模型
5.3.2 SS型樁基的臨界載荷
5.3.3 CS型樁基的臨界載荷
5.3.4 FS型樁基的臨界載荷
5.3.5 FC型樁基的臨界載荷
5.3.6 液化對樁基臨界載荷的影響
5.3.7 小結
5.4 具有初始位移的彈性接頭樁的l臨界載荷
5.4.1 HDAJ樁穩定性分析的數學模型
5.4.2 HDAJ樁的臨界載荷
5.4.3 數值算例
5.4.4 小結
5.5 無初始位移的彈性樁基的非綫性穩定性分析
5.5.1 無接頭樁的非綫性穩定性分析
5.5.2 無初始位移HDAJ樁的非綫性穩定性分析
5.5.3 小結
5.6 具有初始位移的樁基的非綫性穩定性分析
5.6.1 具有初始位移的樁基非綫性穩定性分析的數學模型
5.6.2 分叉解的計算方法
5.6.3 數值算例與結果分析
5.7 小結
參考文獻

第6章 具有間斷性條件的結構大變形分析的數學模型及應用
6.1 引言
6.2 具有間斷性條件的杆件結構大變形分析的數學模型
6.3 數學模型的求解——微分求積單元法
6.3.1 DQEM離散化的控製方程
6.3.2 連續性條件和間斷性條件的處理
6.3.3 邊界條件的處理
6.3.4 DQEM離散化控製方程的求解
6.4 具有間斷性條件的樁基大變形靜力學分析
6.4.1 與DQM計算結果的比較
6.4.2 具有彈性鉸接頭的樁基大變形靜力學分析
6.4.3 層狀介質中樁基的大變形靜力學分析
6.5 具有間斷性條件的樁基大變形動力學分析
6.5.1 接頭剛度對樁基動力學特性的影響
6.5.2 接頭位置對樁基動力學特性的影響
……
第7章 樁-土耦閤係統連續介質力學模型與求解
第8章 流體飽和多孔介質理論及其若乾應用
第9章 群樁非綫性力學特性分析
第10章 若乾開放性問題
附錄 計算機方法預備知識
參考文獻

精彩書摘

第1章 緒論
作為本書的開篇，本章從力學角度齣發對樁基工程中所感興趣的一些問題進行比較簡潔的介紹和歸納，包括樁基及其作用和特點、發展簡史和研究難點，樁基的研究概況與存在的不足，本書的主要內容與重點和特色等，至於未能包括其中的其他一些有關重要問題，建議讀者查找相關的著作。
1.1 樁基及其特點、發展簡史和研究難點
1.1.1 樁基及其作用和特點
樁基礎（簡稱樁基），一般是指利用設置在地基中的樁（或墩）來加固地基時，樁和樁間土以及連接於樁基頂端的承颱聯閤構成的一種復閤地基，而且主要是縱嚮增強體復閤地基，其中，樁體是縱嚮增強體，而樁間土體則為基體。隨著地基處理技術的發展，樁基的應用已不隻局限於承受竪嚮載荷的情況，工程實踐中齣現瞭以承受水平載荷為主的圍護樁、抗滑樁、錨樁等，因此，廣義的“樁基”概念應該也包括這些類型的樁及其基體。
許多地區的天然地基土（特彆是軟土）一般都不能滿足上部結構載荷及沉降變形要求，因而需要采用樁基和各種類型的復閤地基。由於樁基是由承颱將若乾根樁的頂部聯結成整體，以共同承受載荷的一種深基礎，因此具有比較大的整體性和剛度，能承受更大的竪嚮載荷和水平載荷，能適應高、重、大的建築物的要求，在近代土木工程的發展中，樁基起瞭越來越重要的作用。

前言/序言

　　人類利用樁基來建造房屋也許可以追溯到新石器時代，但是利用數學和力學的理論、方法和手段來研究樁基的力學特性，把樁基的設計建立在一定的理論分析基礎上不過是近百年來的事。隨著科學技術的飛速發展，樁基除瞭應用於一般民用建築外，還廣泛應用於港口、船塢、橋梁、近海鑽采平颱、高聳建築物、邊坡等工程；樁基不僅用來承受竪嚮抗壓載荷，而且還用於抵抗波浪力、地震力、土壓力、車輛製動力等水平載荷及竪嚮抗拔載荷等。因此，樁基的應用越來越廣泛，其種類也越來越多，對樁基的設計承載力的要求也越來越高，因此，樁基的定性分析、數值模擬、試驗研究以及樁基的檢測手段與技術等成為國內外岩土工程專傢、力學傢、技術人員共同關心的問題。本書正是順應這種發展趨勢而撰寫的，相信本書的齣版不僅具有重要的T程意義，也具有重要的理論價值。
　　作者長期從事固體力學的理論、方法和應用的教學與研究，在固體力學領域耕耘數十載，但是接觸與樁基有關的力學問題還是近十幾年的事。在1994年訪問日本期間，三口大學的三浦房紀教授和早稻田大學的濱田正則教授希望能夠在“地下工程”的相關領域進行閤作研究，1997年日本文部省奬學金資助瞭硃媛媛赴日本三口大學攻讀博士學位，研究樁基的非綫性穩定性。2001年作者再次訪問日本時，三浦房紀教授建議對分層土中樁基的大變形進行理論分析和數值模擬研究。之後，作者進行瞭為期半年多的集中調研，於2002年申請瞭國傢自然科學基金項目“樁基靜動力學行為的非綫性分析”，並得到瞭資助（50278051），於是作者研究組開始瞭樁基力學行為分析的研究工作。之後，研究組成員在相關領域又先後得到上海市科學技術委員會浦江人纔計劃項目（07pjl4073）、上海市重點學科建設項目（S30106）、上海市教育委員會“上海高校選拔培養優秀青年教師科研專項基金”和中國博士後科學基金（20080440613）等的資助。
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