基于弹性基础上的自由-自由 Timoshenko 梁在横向瞬态地面变形下的动力学分析

地下基础设施如管线和隧道可能因地震、交通及其他振动源产生的瞬态地面变形（TGD）而暴露于风险。当前设计方法依赖简化的解析模型，将土壤运动理想化为旅行正弦波，忽略系统惯性和相对土-结构位移。正如本研究所示，对于大直径埋设管线和隧道，这种假设可能不够准确，需要对轴向和横向 TGD 下的动力学响应进行精确分析。本文提出了一种用于分析埋设 Timoshenko 梁在 Winkler 基础上受横向 TGD 动力响应的新型半解析模型。支配微分方程的闭式解显示振动谱被划分为四部分，通过三个依赖于系统机械和几何特性的过渡频率分隔。这些过渡支配模态行为的变化，对动态放大具有显著影响。该模型通过埋设 107 厘米（42 英寸）钢水管的案例研究进行验证，管长和运行条件各不相同。解析预测与有限元模态和动力学分析的结果表现出色。额外的验证使用高分辨率自由振动测量和多点摇摆台实验进一步确认了该公式的准确性和稳健性。频率响应分析突显了动态放大显著性的条件，特别是当激励频率接近系统基本频率时，这种基本频率可能落在主导地震频率的范围内。该提出的方法为理解埋设梁体在多种地面振动源下动力学行为的关键因素提供了严谨的解析框架。