振动锤的设计计算

1 振动锤的设计计算 振动锤是20 世纪末迅速发展起来的一种桩工机械，具有施工噪音低、可进行沉拔桩作业、施工范围广等特点；可进行钢管桩、全套管灌注桩、钢板桩、PHC桩、异型桩、薄壁筒桩(外径 800～2000mm，壁厚 100～250mm，中心充满地基土，现浇灌注而形成的混凝土筒形桩体。)等多种桩型施工。它具有施工速度快、功能多、适应地质广、运输方便和环保等特点，已广泛应用于国内外工程建设的众多领域。 一、沉桩原理 沉桩原理有强迫振动与土壤共振、强迫振动与土桩系统共振、强迫振动与桩体共振、振动冲击几种理论，它们分别是中频振动锤、高频振动锤、超高频振动锤、振动冲击锤的设计原理。 强迫振动与土桩系统共振理论可将振动锤、桩和土壤的系统简化为如下图所示的单自由度的振动系统。以振动体静止时自然平衡位置为零点，列出振动体微分方程式： )sin(0max tFF  系统的运动微分方程为 cxxtFxM.0m ax..)(…………..…..(1) F 2 为激振力的初相位角0 M------参振质量 c------土壤的弹性系数 β------阻力系数 Fmax-----最大激振力 最大激振力2maxrmFo 每块偏心块的质量0m 偏心块的偏心距r 振器干扰力的角频率偏心块转动角速度即激 （1）式移项整理得)sin(m ax0... tFcxxxM 设时00 ，上式表达为tfxxBx nsin2max2...……….(2) MBB2/阻尼系数 Mcnn率无阻尼系统的自振圆频 MrmMFof2maxmax 单位质量最大激振力maxf (2)的解为 )sin(.)sincos(04)(221122222maxttctcrxBfnnBt n...(3) 的相位差干扰力与振动位移之间0 式（3）的前项为齐次方程的通解，其物理特征是衰减振动，是系统对干扰力的瞬间响应，很快消失。后项为方程的特解，其物理特征是表示系统在简谐干扰力作用下的强迫振动。 这样上式可表达为 )sin(.)sin(04)(02222maxttaxBfn 3 当代入得时，并将Mrmoft2max090 MrmMrmBonBnnonx..42242)22(222222224)(Mrm onBnnnnnn.42244442224422 MrmMrmonn BnnonnBnnn..22222222222222222222.4)1(.4)(21MrmZZZzon nMnB.2222224)1(...