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振動錘工作原理

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振動錘工作原理

發布日期:2017-05-09 作者:澳门澳博电子游戏网站 點擊:

振動錘是利用共振理論設計的。當樁的強迫振動頻率與土壤顆粒的振頻率一致時,土壤顆粒產生共振,此時,土壤顆粒有最大的振幅,足夠的振動速度和加速度能迅速破壞樁和土壤間的粘合力,使樁身與土壤從壓緊狀態過渡到瞬間分離狀態,沉樁阻力尤其側面阻力迅速減小,樁在自重作用下下沉。由于振動錘靠

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減小樁與土壤間的摩擦力達到沉樁的目的,所以在樁和土壤間的摩擦力減小的情況下,可以用稍大于樁和樁身的力即可將樁拔起。因此,振動錘不僅適合于沉樁,而且適合于拔樁。沉樁、拔樁效率都很高。

    主要參數:振幅A、激振頻率ω、偏心力矩M,激震力F、參振重量Q、功率N
1.振動功率N的確定。振動功率N的計算公式為:N=K·M·n/9550       (kw)公式中,n為轉速;K=1.25。
2.偏心力矩M的確定。振動錘偏心力矩越大克服硬質土層的能力越強,當已知振幅和參振總重量Q(樁體重量和振動錘重量)時,可以算出偏心力矩:M=Q·A(N·m)

3.激振頻率ω的確定。振動錘的激振頻率與振動系統的固有頻率密切相關,當激振頻率接近振動系統的固有頻率時,振動沉樁達到最大效果。而振動系統的固有頻率不僅和振動錘參數有關,還與土壤的參數有關,不同地層土壤的自振頻率有著很大的差別。下面表格是根據經驗得到的不同地層振動錘最佳頻率范圍。試驗證明,其他參數一定的情況下,增大振動頻率可以使得飽和沙土的液化加速,土壤阻力相應的快速減少,比起提高振幅更能有效提高樁的運動加速度,從而使沉樁效率得以顯著提高,但激振頻率提高過高會引起輸出功率過大,所以確定激振頻率時還應綜合考慮。

激振頻率參考
地層類型                                  最佳頻率ω/s
含飽和水的砂土                          100-200
塑性粘土及含砂粘土                     90-100
堅實粘土                                  70-75
含礫石粘土                                60-70
含砂的礫石土                             50-60

4.參振重量Q的確定。振動錘除了要有必要的振幅和加速度,還必須有一定的參振重量以克服沉樁時的阻力,樁在土中的靜阻力R與土層的貫入標準值N和截面積S之間的關系為:

R=4N·S   (KN)
因此,樁在受到振動而使摩擦力顯著降低時,樁就可以被沉入到與參振重量相等的樁端阻力處,即    Q=4N·S

5.激振力F的確定。激振力F是反映振動錘綜合能力的參數,激振力F必須大于樁與土壤之間的靜摩擦力f,在沉樁過程中會在激振力作用下急劇下降。有振動作用時樁與土壤之間的摩擦力用f′表示,則:F≥f′=μf            (KN) 式中,μ為振動作用時摩擦力的降低系數,主要受振動加速度大小的支配。試驗表明,振動加速度超過10倍的重力加速度后,μ的變化十分微小,μ及f′趨于定值。

6.振幅A的確定。振幅越大,樁的沉入速度越大。當振幅很小時,樁不會下沉,只有振幅大于一定的值時,樁才可能下沉,這個數值稱為起始振幅A0 ,隨著振幅加大,沉樁速度也加快,直到趨于一定的極限值Ac,所以振幅的范圍是:A0<A<Ac。起始振幅A0可采用土壤的貫入標準值N,通過公式來計算:

  土壤的貫入標準值
土壤種類                  N值    
很疏松的砂土            0-4
疏松的砂土               4-10
中等密度的砂土          10-30
密實的砂土               30-50  
很密實的砂土             >50
軟粘土                     2-4
中等硬度的粘土           4-8
硬粘土                     8-15
很硬的粘土                15-30
非常硬的粘土             >30

 

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