[發明專利]基于相變驅動的減少振動影響振動樁錘及沉樁方法

有效

• 申請號: 201910691937.0
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110409441B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 金煒楓;陳榮忠;馬永航;曲晨;曹宇春;黃揚飛
• 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

本發明公開了基于相變驅動的減少振動影響振動樁錘及沉樁方法，包括相變驅動裝置、旋轉軸、驅動裝置和底座；所述相變驅動裝置包括旋轉盤、相變裝置、相變激發裝置；所述相變裝置包含相變管、相變物質、和位于相變管內依次連接的第一固定片、相變物質、滑動塊、彈簧、固定塊、第二固定片，所述第一固定片和第二固定片與相變管固定連接，固定塊和第二固定片固定連接，滑動塊可沿相變管內滑動；本發明還公開了基于相變驅動的減少振動影響振動樁錘的沉樁方法，可以讓振動樁錘達到工作頻率前都沒有偏心激振力，避免激振力頻率穿越錘?樁?地基體系的共振頻率而產生共振的問題，振動樁錘的旋轉軸頻率達到工作頻率時才逐漸產生偏心激振力使樁沉入土中。

技術領域

本發明屬于巖土工程的振動沉樁領域，尤其涉及基于相變驅動的減少振動影響振動樁錘。

背景技術

巖土工程打樁施工中，可以在樁頂部靜力加載從而將樁壓入土層中，也可以在樁頂部用沖擊載荷將樁打入土層，但沖擊載荷作用下對周圍環境影響較大，因此在建筑物林立的市區這種沖擊打樁的方法往往禁止使用。目前也有在樁頂夾持振動錘從而帶動樁產生一定頻率的豎向持續振動，在這個過程中樁和土的側摩阻力和樁端阻力降低，從而將樁沉入地基中，這種方法相對而言對周圍環境影響較小，但是這種振動錘是依靠成對的偏心質量塊轉動產生豎向激振力，在啟動的過程中偏心質量塊的轉動頻率由零逐漸增加、并且要穿越地基的共振頻率、直至達到穩定的工作轉動頻率，而偏心質量塊的轉動頻率穿越振動錘-樁-地基體系的共振頻率時地基振動明顯增加，特別在市區會對鄰近建筑物造成過大振動，因此限制了這種振動錘在市區的使用。因此人們也開發出了免共振樁錘，即多組偏心質量塊轉動頻率在振動錘-樁-地基體系共振頻率附近時，偏心質量塊產生的豎向和水平向激振力相互抵消，這樣在偏心質量塊加速轉動穿越共振頻率時就不會對地基產生振動影響，而偏心質量塊轉速達到穩定的工作頻率后多組偏心質量塊產生的水平向激振力相互抵消而豎向激振力相互疊加，從而帶動樁振動下沉進入地基。這種免共振樁錘因為對鄰近建筑物影響很小，因此在建筑物密集的市區中得到成功應用，但是這種免共振樁錘價格高昂且遠超過普通的振動錘價格。因此需要一種振動樁錘，它具有改變質心的結構，在振動樁錘啟動后由零逐漸增加至工作頻率的過程中，振動錘旋轉部分的總質心在旋轉軸中心且不會產生偏心力，當振動樁錘的頻率達到工作頻率時，振動錘旋轉部分的總質心位置偏離旋轉軸中心，從而產生偏心力，這個偏心力即振動錘的激振力，這樣可以避免因啟動頻率穿越振動錘-樁-地基體系的共振頻率時導致鄰近建筑物振動過大的問題。

發明內容

本發明為了克服普通振動樁錘啟動時激振頻率由零增加至工作頻率的過程中因穿越振動錘-樁-地基體系的共振頻率而導致周圍環境振動過大的問題，為了讓振動樁錘達到工作頻率前都沒有偏心激振力，而振動樁錘達到工作頻率時才逐漸產生偏心激振力，本發明提供了基于相變驅動的減少振動影響振動樁錘。

本發明的技術方案：基于相變驅動的減少振動影響振動樁錘，包括相變驅動裝置、旋轉軸、驅動裝置和底座；

所述相變驅動裝置包括旋轉盤、相變調節質心裝置、相變激發裝置；所述相變調節質心裝置包含相變管、相變物質、和位于相變管內依次連接的第一固定片、相變物質、滑動塊、彈簧、固定塊、第二固定片，所述第一固定片和第二固定片與相變管固定連接，固定塊和第二固定片固定連接，滑動塊可沿相變管內滑動，第一固定片與滑動塊在相變管內隔出第一腔室，滑動塊與固定塊在相變管內隔出第二腔室，相變物質被密封于第一腔室且不會逸出第一腔室；所述相變物質在第一溫度時為液態、在第二溫度時為氣態，第二溫度高于第一溫度；旋轉軸與旋轉盤固定連接并驅動旋轉盤旋轉，相變管與旋轉盤固定連接，相變激發裝置安裝在底座上或其他任意位置；相變激發裝置工作時將相變管中第一腔室的溫度由第一溫度改變為第二溫度、且相變物質由液態變為氣態；相變物質為氣態時充滿相變管中第一腔室；當相變物質為液態時，旋轉盤和旋轉盤上附屬連接裝置的總質心在旋轉軸中心，而當相變物質為氣態時，相變物質驅動滑動塊移動，這時旋轉盤和旋轉盤上附屬連接裝置的總質心不在旋轉軸中心；

驅動裝置與旋轉軸連接且驅動旋轉軸旋轉，驅動裝置和底座固定連接。