振动沉拔桩机振动桩锤主要参数的选择及计算

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1、第18卷(总第90期)筑路机械与施工机械化　　　　　　　　　　　　　　　　　200111设计·计算振动沉拔桩机振动桩锤主要参数的选择及计算121霍晓强,周传立,柯　瑾(11徐州工程兵指挥学院机械教研室,江苏徐州　221004;21徐州工程机械厂桩机研究室,江苏徐州　221003)摘要:结合实践经验,给出了振动沉拔桩机振动桩锤主要参数以及相关数据的计算方法,为振动沉拔桩机振动桩锤的设计和应用提供了理论依据。关键词:振动桩锤;参数;选择计算中图分类号:TU67　　　文献标识码:A　　　文章编号:10002033X(2001)012

2、00032021　引言表1　土壤的贯入标准值振动沉拔桩机是随着振动机械的发展而发展起来的,由于土壤种类N值土壤种类N值其具有优良的技术性能,尤其拔桩更显其独特的优越性,目前很疏松砂土0～4软粘土2～4疏松砂土4～10中等硬度粘土4～8已成为建筑及基础工程重要的施工设备,其发展水平直接影响中等密度砂土10～30硬粘土8～15工程施工的质量和效率。密实砂土30～50很硬的粘土15～302　振动沉拔桩机振动桩锤的组成及工作原理很密实砂土750非常硬的粘土730振动沉拔桩机振动桩锤(图1)主要由激振器、减振弹簧、减表2　激振频率参考表

3、振梁以及提升、加压、导向滑轮-1地层类型最佳频率Xös等组成。振动沉拔桩机工作时,含饱和水的砂石土100～200振动桩锤通过导向滑轮沿立柱塑性粘土及含砂粘土90～100上的导轨上下移动。当遇沉桩困坚实粘土70～75含烁石的粘土60～70难时,可通过加压装置将桩架的含砂的烁石土50～60部分重量加于振动桩锤的减振图1　振动桩锤结构示意图振动桩锤的参数有关,而且与土壤的参数有关,不同地层土壤梁上以增加振动沉桩时的贯入力。的自振频率有很大差别。表2是根据经验得到的不同地层激振3　振动沉拔桩机振动桩锤主要参数的选择及计算器最佳频率范围

4、。目前国内生产的振动桩锤多采用电动机驱振动沉拔桩机的工作性能主要取决于振动桩锤,而振动桩动,其转速多选择在800～1500römin,从振动桩锤和地层条件锤主要参数的合理选择是提高其工作性能的关键。振动桩锤主-1两方面考虑,激振频率X在80～160s之间。实验表明提高激要参数包括:振幅A、激振频率X、激振器偏心力矩M、激振力振频率不仅可以减少土壤对桩的侧面摩擦阻力,而且比提高振F、参振重量Q、振动功率N和沉桩速度V。幅更能有效地提高桩的运动加速度,从而提高沉桩的速度。但(1)激振器振幅A的确定:激振频率过高会引起功率增加过多,

5、因此,在确定激振频率时激振器振幅是影响桩在土中沉还应综合考虑。入的主要因素,图2的曲线表示(3)偏心力矩的确定:激振器偏心力矩的大小对振动桩锤了桩的沉入速度与激振器振幅图2　桩的沉入速度与激振器的性能有至关重要的影响,偏心力矩愈大,克服硬质土层的能之间的关系。当振幅很小时,沉振幅A的关系力愈强。当已知振幅和参振重量Q(振动桩锤重量和桩的重量)入并不发生,只有当振幅超过某之后,根据振幅计算公式可以求出偏心力矩一定值时(V≠0),才可能实现沉桩,这一振幅A0称为起始振Me=QA幅。随着振幅增大,沉桩速度也在不断提高,直至趋于某一极

6、限　　同振幅的确定一样,偏心力矩的选择也必须大于某一定的值Ae。因此,振幅的选择范围应为A0

7、加振动的作用力后,会造成桩与土间摩擦力的急率时,振动沉桩达到最大效果。而振动系统的固有频率不仅与剧下降。如用f表示桩与土间的静摩擦力,fv表示有振动作用时—3—Vol.18(Sum.90)RoadMachinery&ConstructionMechanizationNo.12001T桩与土间的摩擦力,则F、f与fv之间的关系可表示为W=∫RfvdtA0F≥fv=uf式中:Rf为桩在土中下沉时需克服的阻力,它包括桩侧摩擦阻式中:u—振动作用下摩擦力的降低系数。力和桩端阻力。在特定的土层条件下u主要受振动加速度大小的支配,故由运动

8、方程随着振动加速度的加大,将会带来土的液化现象,引起振动粘2dxdx2F0着阻力。实验表明,振动加速度超过10倍的重力加速度以后,2+2r+Kx=sinXtdtdtQög土的降低率变得十分微小,甚至接近零,因此它存在某个极限a及x=AXcos(Xt-U)值fvmin。可得平均