[發明專利]減少地基共振影響周圍環境的振動樁錘及沉樁方法

有效

• 申請號: 201711133704.6
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107905229B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 金煒楓;陳榮忠;王鑫;鄧陳艷
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: E02D7/18
• 分類號: E02D7/18
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 付建中

1.一種減少地基共振影響周圍環境的振動樁錘，其特征在于：其包括從上至下依次連接的質量塊、剛度調節裝置、激振錘、第一螺旋彈簧；

所述剛度調節裝置包括第二螺旋彈簧、調節剛度桿、連接桿和驅動電機；第二螺旋彈簧和驅動電機從上至下依次連接；調節剛度桿的上部伸入第二螺旋彈簧內，調節剛度桿的底端與驅動電機連接且由驅動電機帶動旋轉，在旋轉過程中調節剛度桿可以沿著桿長度方向在第二螺旋彈簧中上升或下降，調節剛度桿的頂端與連接桿的中部固定連接，連接桿的兩端開有第一孔和第二孔，第二螺旋彈簧的鋼絲分別穿過第一孔和第二孔且可沿第一孔和第二孔滑動。

2.根據權利要求1所述的一種減少地基共振影響周圍環境的振動樁錘，其特征在于：所述振動樁錘配有節能裝置，所述節能裝置包括壓電陶瓷片、儲能電路和蓄電池，驅動電機和激振錘之間用壓電陶瓷片連接，蓄電池、儲能電路和壓電陶瓷片依次連接。

3.根據權利要求1或2所述的一種減少地基共振影響周圍環境的振動樁錘的沉樁方法，其特征在于：其包括下述步驟：

步驟1：將樁豎直立于地基土層上面，從下至上將樁、夾具、第一螺旋彈簧、激振錘、剛度調節裝置、質量塊連接在一起；

步驟2：啟動激振錘，在激振錘的激振頻率穿越地基共振頻率過程中抑制激振錘作用在夾具上的激振力，即改變剛度調節裝置中第二螺旋彈簧的有效剛度，從而使第二螺旋彈簧和質量塊構成減振系統：

各變量的定義如下：

m₁：激振錘和驅動電機的總質量

m₂：質量塊質量

k₁：第一螺旋彈簧的剛度

k₂：剛度調節裝置中第二螺旋彈簧的有效剛度

F₁：作用在激振錘上的激振力，有F₁＝F₀sin(ωt)

F₀：為激振力F₁的振幅

ω：為激振力F₁的頻率

t：為時間

A₁：激振錘的振幅

F₂：第一螺旋彈簧作用在夾具上的力

則由動力學關系可得到激振力F₁引起激振錘的振幅A₁為：

顯然當激振錘的振幅A₁＝0時第一螺旋彈簧作用在夾具上的激振力F₂為0，若要使A₁＝0則要求剛度調節裝置中第二螺旋彈簧的有效剛度為k₂＝ω²m₂，因此在激振錘的激振頻率穿越地基共振頻率過程中，剛度調節裝置中第二螺旋彈簧的有效剛度k₂隨著激振力F₁的頻率ω的變化而時時調節，從而保證剛度調節裝置中第二螺旋彈簧的有效剛度為k₂＝ω²m₂；

步驟3：激振錘的激振頻率增長到穩定的工作頻率時，改變剛度調節裝置中第二螺旋彈簧的有效剛度，使第二螺旋彈簧和質量塊構成動力放大系統：

各變量的定義如步驟2中所示，在激振錘的振幅A₁表達式中：

當(k₁-ω²m₁)(k₂-ω²m₂)-ω²m₂k₂＝0時夾具受到第一螺旋彈簧的激振力最大，這時要求剛度調節裝置中第二螺旋彈簧的有效剛度實時調節為