浅析快速液压夯实机的波动力学与应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com第l0卷第4期中国工程机械学报V0I．1ONo．42012年12月CHINESEJOURNALOFCONSTRUCTIONMACHINERYDec．2012快速液压夯实机的波动力学分析与应用司癸卯，张成，张燕飞(长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西西安710064)摘要：阐述了快速液压夯实机工作原理，建立了快速液压夯实机的动力学模型，并运用波动力学理论对夯实机冲击过程进行了研究，推导出了夯锤夯击时的位移、速度和系统效率函数，最后结合工程试验对夯实效果进行了验

2、证．结果表明：快速液压夯实机具有较好的夯实效果．关键词：快速液压夯实机；波动力学；冲击过程；工程试验中图分类号：TU662文献标志码：A文章编号：1672—5581(2012)04—0413—04Wavemechanicalanalysisandapplicationforhigh—speedhydraulictampersSIGui．7YbaO，ZHANGCheng，ZHANGYan-fei(KeyLaboratoryforHighwayConstructionTechniqueandEquipment

3、ofMinistryofEducation，Chang’anUniversity，Xi’an710064，China)Abstract：Basedontheworkingprinciplesofhigh—speedhydraulictampers，thedynamicalmodelisfirstestablished．Byapplyingthewavemechanicaltheoriesforattackingprocess，thetampingdisplacement，speedandsystemeff

4、iciencyfunctionofhammersarethendeduced．Finally，goodtampingeffectsareverifiedandprovenviapracticaltestingKeywords：high—speedhydraulictamper；wavemechanics；attackingprocess；practicaltesting桥涵台背的回填作为路基施工的一个质量控制难点，一直以来都是每个项目建设的重点关注工序．在工程施工中必须高度重视桥涵台背的回填质量，以减少工

5、后路基的不均匀沉降，避免路面断裂、桥头跳车现象的发生．然而桥台涵背处往往比较狭窄，大型压实设备运行不便，小型压实设备压实能量较低，无法达到规定的压实度，因此施工难度较大．快速液压夯实机利用冲击能产生强度极大的力流，与同功率的静压机械相比，其结构更为紧凑，转场更为方便，在特殊路段的地基处理中有着广泛的用途．本文运用波动力学理论对快速液压夯实机的冲击过程进行了分析，得出了等波阻夯锤作用时位移函数、速度和系统效率的计算公式．同时在广西六景至钦州高速桥头路基处治施工现场进行了压实度实验，对路基实际沉降量和压实度进

6、行了测量，并对数据进行了分析．1快速液压夯实机的波动力学分析加固深层地基常用的方法是强夯法．该方法由法国工程师MENARDL于1969年首次提出，并在世界范围内广泛应用卜．快速液压夯实机夯锤在油缸的作用下，提升到设定的高度，然后在特殊的液压系统作用下，以大于自由落体速度下落，夯击底座并与底座一起对地基进行夯实．快速液压夯实机可以实现连续夯实，夯实能量和作用次数可自行设定．英国建筑研究所研究表明：快速液压夯实机所采用的动态夯实作者简介：司癸卯(1963一)，男，副教授，工学博士．E-mail：smart@c

7、hd．edu·ca学兔兔www.xuetutu.com414中国工程机械学报第1O卷技术填补了传统的表层压实技术和强夯技术之间的空白．根据文献[4]可得：对于二元冲击系统，无论是弹性、塑性、黏弹性或黏塑性介质，矩形波是合理的加载波，与矩形波相对应的等波阻夯锤是合理夯锤．基于以上结论，设计出了夯锤与底座近似为等波阻的快速液压夯实机．其工作原理图如图1所示．现做如下假设：(1)底座可以视为弹性杆，忽略杆截面的横向运动(杆中应力波波长比杆的横向尺寸大10倍以上时，横向运动是可以忽略的[5])，以保证夯锤与底座撞

8、击产生的入射波不受反射波的影响，入射波波形不变地传播到底座与工作介质的交界面上．(2)工作介质为黏弹性介质，设底座与工作介质的作用力全部集中在底座的工作端．夯锤和底座近似为等波阻，以底座和工作介^．质的交界面为研究对象．对于底座一侧，由波动方程：PA詈+=图1快速液压夯实机工作原理图UDUFig．1、v0rkprinciplediagramof0(p为材料密度，A为底座接地面面积，为系统运动速度，t为时high-speedhy