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振动锤的适用范围及工作效率的计算
发布日期:[2013-1-25] 共阅读[1592]次
    振动锤的设计尤其固定的理论支持,想要真正的熟悉振动锤那么就要从理论下手。
  振动锤是利用共振理论设计的。当桩的强迫振动频率与土壤颗粒的振频率一致时,土壤颗粒产生共振,此时,土壤颗粒有最大的振幅,足够的振动速度和加速度能迅速破坏桩和土壤间的粘合力,使桩身与土壤从压紧状态过渡到瞬间分离状态,沉桩阻力尤其侧面阻力迅速减小,桩在自重作用下下沉。由于振动锤靠减小桩与土壤间的摩擦力达到沉桩的目的,所以在桩和土壤间的摩擦力减小的情况下,可以用稍大于桩和桩身的力即可将桩拔起。因此,振动锤不仅适合于沉桩,而且适合于拔桩。沉桩、拔桩效率都很高。
  主要参数:振幅A、激振频率ω、偏心力矩M,激震力F、参振重量Q、功率N
  1.振动功率N的确定。振动功率N的计算公式为:N=K·M·n/9550(kw)公式中,n为转速;K=1.25。
  2.偏心力矩M的确定。振动锤偏心力矩越大克服硬质土层的能力越强,当已知振幅和参振总重量Q(桩体重量和振动锤重量)时,可以算出偏心力矩:M=Q·A(N·m)
  3.激振频率ω的确定。振动锤的激振频率与振动系统的固有频率密切相关,当激振频率接近振动系统的固有频率时,振动沉桩达到最大效果。而振动系统的固有频率不仅和振动锤参数有关,还与土壤的参数有关,不同地层土壤的自振频率有着很大的差别。下面表格是根据经验得到的不同地层振动锤最佳频率范围。试验证明,其他参数一定的情况下,增大振动频率可以使得饱和沙土的液化加速,土壤阻力相应的快速减少,比起提高振幅更能有效提高桩的运动加速度,从而使沉桩效率得以显著提高,但激振频率提高过高会引起输出功率过大,所以确定激振频率时还应综合考虑。
  4.参振重量Q的确定。振动锤除了要有必要的振幅和加速度,还必须有一定的参振重量以克服沉桩时的阻力,桩在土中的静阻力R与土层的贯入标准值N和截面积S之间的关系为:R=4N·S(KN)
  因此,桩在受到振动而使摩擦力显著降低时,桩就可以被沉入到与参振重量相等的桩端阻力处,即Q=4N·S
  5.激振力F的确定。激振力F是反映振动锤综合能力的参数,激振力F必须大于桩与土壤之间的静摩擦力f,在沉桩过程中会在激振力作用下急剧下降。有振动作用时桩与土壤之间的摩擦力用f′表示,则:F≥f′=μf (KN) 式中,μ为振动作用时摩擦力的降低系数,主要受振动加速度大小的支配。试验表明,振动加速度超过10倍的重力加速度后,μ的变化十分微小,μ及f′趋于定值。
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