桩锤同步振动系统的机电耦合数值仿真分析与试验

针对多桩锤控制同步时出现机电耦合作用影响控制效果的问题,对两桩锤间的机电耦合规律进行了研究。建立了打桩过程中"锤-桩-土"系统的动力学方程及两桩锤同步振动系统的机电耦合数学模型,据此建立了Matlab/Simulink仿真模型,对影响机电耦合的主要参数(电机转速差、初始相位差、土壤参数、安装位置与安装距离等)分别进行了数值仿真,发现机电耦合的结果是在一定的条件下可出现自同步现象(相位差收敛于零或某固定值),通过仿真研究得出了基本的耦合规律。最后通过试验验证了数学模型与仿真结果的正确性。电机耦合规律分析结论为桩锤控制同步的控制策略的制定提供了理论依据。

打桩锤锤击系统新模型的建立及其参数仿真研究

打桩锤是预制桩的主要施工工具,为了确定桩的静承载能力和判断打桩过程中,预制桩是否因过大的应力而被破坏,对桩的动力学响应分析是非常有必要的。为了研究桩的动力响应,需获得桩顶的速度和锤击力波曲线,本文建立的桩锤系统由锤头、锤垫、桩帽、桩垫和桩五个部分组成。考虑了锤垫的粘弹性、桩垫的粘弹性、桩周摩擦阻力、桩端阻尼以及桩本身的弹性,并建立了桩锤系统的运动方程,通过求解运动方程得到锤击力的理论公式。利用Matlab/simulink仿真软件对此桩锤系统进行仿真,得到各参数变化对锤击力的影响。

混凝土预制桩在冲击荷载作用下的破坏机理研究

建立了桩锤系统修正模型并推导冲击荷载修正公式,以基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)的计算程序为平台,研究了打桩过程中混凝土预制桩的破坏机理,探讨了冲击荷载的特征和混凝土预制桩的非均匀性对应力波传播过程的影响。研究结果表明:在一定载荷条件及材料性质下,冲击荷载峰值对桩体受压或受拉破坏的影响有着规律性的变化;给出了基桩在不同支承条件下受冲击荷载作用时间影响的波动响应曲线;给出了混凝土预制桩的非均匀性(包括材料非均匀性和几何非均匀性)对冲击破坏特性的影响。对实际打桩工程有一定参考价值。