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            振動錘的簡單工作原理
            發布時間:2016-08-26 關鍵詞:

            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,土壤顆粒有好的振幅,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,振動沉樁達到良好效果。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 好頻率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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