无损射水插桩专用设备关键技术研究

作     者：程晓萍 

作者单位：华北水利水电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴林峰

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

主      题：无损射水插桩 桩土模型 有限元分析 三维建模 

摘      要：自从黄河上游小浪底水库开始运行,导致下游水势小且以造成河道畸形,畸形的河道是非常难治理的。无损射流插桩技术是将高压水射流技术与插桩技术相结合,形成了一种新型的插装效率高,对环境危害小,设备质量轻,便于拆卸和搬运的设备,适合运用在黄河水面上。因此,采用无损射流插装机对黄河畸形进行控制。本文是以黄河下游应急抢险和小水河道整治为研究背景,以重复组装式导流桩坝运用高压水射流插桩和黄河下游土质为研究对象,充分研究无损射术插桩设备。由于影响插装以及插装稳定性的因素有很多,本文将通过以下几种方式对装置的联结装置及插装过程两个关键技术进行设计和分析:(1)本文在传统的对装备进行校核的基础上,进行进一步的研究,通过运用超静定的计算方法,弹性曲梁公式,力平衡等方法对联结装置进行了更深入的受力分析及校核,并通过运用三维建模软件SOLIDWORKS,以及有限元分析软件ANSYS对联结装置进行有限元分析,分析其变形状况和受力状况,对理论分析进行了进一步的验证。通过对联结装置的计算及分析,提高了整体设备的安全性,为设备的寿命提供了理论基础。(2)通过分析高压水射流破土的原理,并对影响水射流效率的3个主要因素进行了分析,从而对影响破土效率的喷嘴进行了设计,并运用临界破土压力的计算方法与高压水流作用在土体面上的力进行比较,计算出来最小喷射速度,为水射流技术提供了一个有效的理论基础。在此基础上,通过对桩土模型进行分析,运用有限元分析软件ANSYS,对无损射水插装过程进行分析。通过设置4个不同的喷嘴出口的速度,得到相对应4个不同的沉降过程,对其进行比对及分析。最终得知水射流速度越大,则插装速度越快,但是若水射流速度过大,则其插装越不稳定。最终选出较为合理的喷嘴出口的速度。