振动锤设备的性能研究及选择计算一、振动锤的总体工作原理通过液压动力源使液压马达作机械旋转运动，从而实现振动箱内每组 成对的偏心轮以相同的角速度反向转动；这两个偏心轮旋转产生的离心 力，在转轴中心连线方向上的分量在同一时间内将相互抵消，而在转轴中 心连线垂直方向的分量则相互叠加，并最终形成沉桩激振力二、常用振动锤的类型及具体参数根据振动锤能够达到的最高频率，分为低频（W 15HZ ）、中频 （15~25Hz）、高频（25~60Hz）、超高频（上60Hz）根据所产生激振力的 大小，分为小型、中型、大型、联动型目前国内常用的是中频，国外高 频较多1、小型分 DZ-45、DZ-60、DZ-90 三种，技术参数分别如下序号项目扌日标型号备注DZ-45DZ-60DZ-901功率KW4560902偏心力矩N*m2874875733激振力KN0~3800~4920~5794转速r/min0~11000~9600~9605振幅mm0~6.20~70~6.66取大拔桩力KN1802152547尺寸（长*宽*高）m1.65*1.2*2.31.75*1.25*2.41.85*1.3*2.88重量Kg4000500058002、中型分 DZJ-120、DZJ-135、DZJ-150 三种，技术参数分别如下序号项目扌日标型号备注DZJ-120DZJ-135DZJ-1501功率KW1201351502偏心力矩N*m7508069413激振力KN0~8230~8830~9504转速r/min0~10000~10000~10005振幅mm0~7.450~8.20~8.956取大拔桩力KN3924204207尺寸（长*宽*高）m2.1*1.4*3.52.1*1.4*2.82.2*1.5*3.38重量Kg700072008600Lw订3、大型分 DZJ-180、DZJ-200、DZJ-240、DZJ-300 四种，技术参数分别如下序号项目扌日标型号备注DZJ-180DZJ-200DZJ-240DZJ-3001功率KW1802002403002偏心力矩N*m9682388180421643激振力KN0~9770~15920~18220~21854转速r/min0~9600~7800~9600~9605振幅mm0~17.50~16.70~12.20~18.76取大拔桩力KN4505885886867尺寸（长*宽*高）m2.2*1.8*3.52.2*1.8*3.52*2*3.52.3*2.3*3.78重量Kg110001260015000185004、联动型分 DZJ-400、DZJ-480、DZJ-600 三种，技术参数分别如下序号项目扌日标型号备注DZJ-400DZJ-480DZJ-6001功率KW4004806002偏心力矩N*m4766360843283激振力KN0~31840~36440~43704转速r/min0~7800~9600~9605振幅mm0~18.20~33.50~33.56取大拔桩力KN75011764207尺寸（长*宽*高）m2.5*2.5*3.52.7*2.7*3.52.7*3.0*3.58重量Kg310003900058000匸115、夹具（X型、单、双型）三、振动沉（拔）桩的工作原理下沉过程中振动锤与待下沉的桩经过刚性连接形成一个振动体系。
振 动锤运行时，总数为偶数的偏心轮高速旋转产生振动力，这个力使桩体产 生正弦波的垂直振动，强迫桩体的周围土壤产生液化、位移，由于土层移 动，在桩体自身重量和振动锤重量的作用下，使桩体切入地层当振动停 止，土壤逐渐恢复原状同样的作用原理，在施工中，通过起重机吊钩的 吊力，也可将桩体拔出四、振动锤选型及国内外不同计算方法分析比较1、振动式沉桩适用的土质最适合进行振动法沉桩的土为非粘性土、砾石或砂，特别是饱水的非 粘性土、砾石或砂对于混合土或粘性土，只有当它们具有很高的含水量 时，才可使用振动锤沉桩对于干硬性的粘土或经过人工排水的砂中进行 振动法沉桩，其沉桩阻力可能很大2、选择振动锤型所选的振动锤需要满足以下三个基本条件：2.1振动锤的激振力P0大于被振沉构件与土的动侧摩擦阻力T；2.2振动锤系统的总重量Q0大于振沉构件的动端阻力R；2.3振动锤系统的工作振幅A大于振沉到要求深度所需最小振幅A3、计算方法3.1桩侧摩阻计算要求 P0>T；其中 T=USTvi*HiU 为桩横断面周长，单位 m； Tvi 为第 i 层土的极限动摩阻力，单位Kpa/m2; Hi 为第 i 层土的厚度，单位 m目前国内尚没有相应的设计规范，国外算法不同，具体比较如下：3.1.1日本采用的经验计算方法： 日本建机调查株式会社经验公式：对于砂性土： T二UtHi*Ni/5；对于粘土： T二UtHi*Ni/2。
式中Ni为第i层土的标准贯人击数；其它符号同前公式这种方法主要是根据土壤标准贯入度试验所得到的3.1.2法国采用的经验计算方法：法国PTC公司的估算方法是基于汇集世界范围内58个工程的土壤数 据,找出了土壤的标准贯入击数N值与振动构件每平方米（以桩外表面积计 算）的动侧摩阻力的关系，见下表所示标准贯入击数（SPT）N /击动摩阻（t / m2）非粘性土粘性土0~5饱和O~2很软0.6~15~10松散土2~5软1.210~20松散5~10中硬1.320~30中密10~20 硬1.530~40 密20~30很硬1.640以上很密30以上极硬1.7注：动摩阻力值以外壁单位面积统计的内外壁动侧摩阻力的综合值3.1.3 美国采用的经验计算方法：美国ICE公司的估算方法是美国ICE公司通过大量工程测试后的结论: 在高速振动时,桩的周围土壤产生液化效果,使桩侧极限静摩阻力减低率卩=0.1~0.4,根据工程的具体土质，在0.1〜0.4之间选取一个值计算Tvi= T i *卩，其中T i为第i层土层的极限静侧摩阻力，kN3.1.4 欧洲采用的经验计算方法：欧洲钢板桩技术协会的估算方法：在振沉钢板桩时，经大量工程的实 践总结，认为确定振动锤大小时，可采用以下公式：F0=15X(t+2G/100)；其中F0为激振力，单位kN； t为沉桩深度，单 位 m； G 为桩的质量，单位 Kg。
3.1.5国内常采用的计算方法：我国用桩静侧摩阻力系数推算动侧摩阻力系数时，主要是通过对振动 式沉桩资料的分析，认为随着振动频率的提高，动侧摩阻力系数将随之呈 曲线降低于是，在地质报告没有提供桩动侧摩阻力的情况下，用桩侧静 摩阻力系数推算动侧摩阻力压桩阻力估算方法为：P=uTHi*fi+Ry*F；其 中P为压桩阻力，单位kN； fi为压桩时各土层对桩侧面单位面积上的动摩 阻力，单位kPa；其值可参照表2估算；Ry为压桩时桩尖处单位面积上的 阻力， Ry=(O.9~1.0)R， R 为单桩极限桩端阻力，单位 kPa； F 为桩的横截面 面积，m2；其它符号同前公式其中fi (压桩时各土层对桩侧面单位面积 上的动摩阻力)与Ti (第i层土的极限动摩阻力)之间的关系见下表土质情况fi灵敏度为5左右的淤泥质粘土或淤泥质亚粘土0.17~0.2Ti中实和较坚实的粘土和亚粘土0.3~0.4Ti轻亚粘土和粉砂0.5Ti左右Ti和R由地质勘探报告给出压桩介于“静”与“振动”之间，从上表看出压桩系数大于振动摩阻力降低率卩，应列入土壤弹性系数，才能更符合振动式沉桩工况3.2振动锤沉桩克服桩端动阻力的估算在计算出下沉至要求深度的动侧摩阻力后，即可根据计算公式初选或 检验拟用振动锤型号，据此锤的性能资料和桩的类型、尺寸和土壤种类， 然后根据已知的参数检验该锤是否能克服桩端动阻力，下沉至要求的深 度。
总体要求振动体系的重量应大于桩端动阻力3・3振动锤沉桩振动体系振幅A0估算振动体系的振幅（也叫工作振幅）A0能超过桩下沉时所需的振幅A, 桩才能下沉到要求的深度即AO〉AA0=偏心力矩/振动重量二K/ Q；式中振动质量Q包括桩的质量、夹桩器 质量、支承梁质量、振动锤振动部件质量，单位kg； A为振沉桩到要求深 度所需最小振幅， A=（N/12.5） +3，单位 mm对于最小A的取值，有两种：3・3・1美国ICE公司各类型的土质对最小振幅要求有所不同在沙质的土壤里，振动造成 的液化程度较高，所以要求比较小，用ICE振动锤只要3mm在粘土里， 由于土壤能跟随桩壁运动，振幅要求达到 6mm 才能摆脱土壤在非常理 想的情况下，如在水下的沙质土壤，2mm就足够3・3・2法国PTC公司标准贯入度 （SPT）N / 击在非粘聚性土 壤中干振在粘聚性土壤 中干振在有水的情况或借助于其它方 法时的非粘聚性土壤中干振0~52315~102.253.251.510~1533.5215~303.53.752.530~4044.252.7540~504.54.753.75>50三5±5.75±4注：借助于其它方法可以将筒内的土挖出或辅以冲水。