排桩作为一种有效的环境隔振减振措施,广泛应用于工程领域。然而,目前大多工程人员仍依据工程经验设计排桩。经调查发现,有些排桩不仅没起到减小振动作用,反而将振动放大了,这种现象不难由衰减域特性来解释。由于工程人员不了解周期结构的衰减域特性,因此,一旦想要隔离的环境振动的主频段不在设计的排桩衰减域内,排桩失效就是必然的,甚至还会放大振动效应。鉴于此,为方便工程人员合理设计排桩,本文开发了一款App。具体说,当工程人员知道要隔离环境振动的主频、场地土条件,利用这款App,就能直接设计出桩半径和桩间距,从而保证设计的排桩能准确有效地隔离振动。主要研究内容包括:(1)根据周期结构基本理论,针对按正方形排列的实心圆桩、空心管桩和按六边形排列的实心圆桩、空心管桩,求得了上述四种周期性排桩形成的衰减域,进一步讨论了相关参数对衰减域的影响,并建立了其中两种周期性排桩的频响分析模型,验证了利用这四种排桩结构进行环境隔振减振的可行性。(2)进行App的用户界面和功能实现设计。秉着简单易操作的原则进行设计,实现了输出排桩参数和模拟隔振效果的功能。具体讲,当用户输入想要隔离环境振动的主频率段的上下边界值、场地土参数,再选定想要的排桩类型,App便可快速完成相关计算,并给出设计的混凝土桩的桩半径和桩间距的建议值;完成了布置1～4排桩时隔振效果的数值模拟,并给出上述不同排数下排桩隔振效果的百分值,为用户合理选择排桩排数提供了参考。(3)实现排桩设计,是本文的一大难点。常见的有限元分析软件是在给定排桩参数的条件下才能得到频率带隙,但排桩设计要解决的问题是在给定频率带隙的条件下求取排桩参数,这相当于反问题。按照常规思路是建立排桩参数的迭代,反复调用COMSOL进行衰减域计算,这样势必导致App运行速度慢。本文基于响应面模型给出了周期排桩快速计算的方法,极大地提高了其运行速度。(4)为便于用户更好地掌握App的使用方法,列举了 5个App的应用示例。示例中既包括成功设计案例,又针对设计失败情况,给出了相应的修改建议或引导。本文开发的App,可用于环境振动排桩屏障的设计,为设计人员合理设计排桩提供了一种新的技术支持。