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振动沉桩过程的动力学仿真分析

振动与冲击 2012年第7期31卷 24-26,38页

作者：李小彭段泽亮李涛闻邦椿东北大学机械工程与自动化学院沈阳110004

振动沉桩过程是一个非常复杂的过程,其复杂性源于土的动力性能和桩-土接触面的动力接触行为。应用D-P准则,借助ANSYS软件,建立桩-土系统有限元模型,选取合适的桩-土系统参数,并得出在该参数下的桩位移曲线。改变激振力振幅、频率及土的... 详细信息

振动沉桩过程是一个非常复杂的过程,其复杂性源于土的动力性能和桩-土接触面的动力接触行为。应用D-P准则,借助ANSYS软件,建立桩-土系统有限元模型,选取合适的桩-土系统参数,并得出在该参数下的桩位移曲线。改变激振力振幅、频率及土的内摩擦角、粘结力和压缩模量等参数值,得出相应参数下的桩位移曲线。通过对比原参数下的桩位移曲线与改变参数后的桩位移曲线,得出激振力幅值、频率以及土的刚度和阻尼对沉桩速度和沉桩量的影响。

关键词：振动沉桩有限元接触面动力学

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基于CPT的振动沉桩贯入分析理论模型

湖南大学学报（自然科学版） 2021年第11期48卷 185-194页

作者：李卫超庞玉麟金易杨敏同济大学土木工程学院上海200092 上海公路桥梁(集团)有限公司上海200433

针对振动沉桩贯入预测问题,推导了基于一维波动方程的理论模型,建立了基于静力触探试验(Cone Penetration Test,CPT)结果的预测方法,编写了对应的计算程序,并通过实际工程案例进行了验证.在此基础上,探讨了桩锤工作频率、偏心力矩和配... 详细信息

针对振动沉桩贯入预测问题,推导了基于一维波动方程的理论模型,建立了基于静力触探试验(Cone Penetration Test,CPT)结果的预测方法,编写了对应的计算程序,并通过实际工程案例进行了验证.在此基础上,探讨了桩锤工作频率、偏心力矩和配重对沉桩速度的影响.研究结果表明,该模型可较好地模拟桩的振动贯入过程;在桩的贯入过程中,桩身各位置最大拉应力一般小于最大压应力,桩身最大拉应力出现在沉桩结束时.此外,参数分析表明增加桩锤工作频率和偏心力矩均可有效提升桩锤沉桩能力和加快桩的贯入速率,如工作频率由30 Hz提高67%时,平均贯入速率可提高约170%;桩锤偏心力矩提高50%时,平均贯入速率可提高240%;相比于前两种方式,增加配重的方式起到的效果较为有限.

关键词：桥梁工程振动沉桩一维波动方程静力触探试验

振动沉桩施工对船撞损伤桥墩基础影响的安全距离

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公路交通科技 2023年第10期40卷 62-72页

作者：陈慧芸冯忠居谢富贵王鹏超李古暄西华大学建筑与土木工程学院四川成都610039 长安大学公路学院陕西西安710064 成都天府绿道建设投资集团有限公司四川成都610041 保利长大工程有限公司广东广州510620

为了研究振动沉桩影响下受损桥墩的动力时程响应,确定振动沉桩安全施工距离和合理振动施工参数,避免修复受损桥梁时临时平台的钢管桩振动下沉造成桥梁的二次破坏,结合番禺北斗大桥船撞事故和抢险修复工程现场情况,采用了小孔扩张理论、... 详细信息

为了研究振动沉桩影响下受损桥墩的动力时程响应,确定振动沉桩安全施工距离和合理振动施工参数,避免修复受损桥梁时临时平台的钢管桩振动下沉造成桥梁的二次破坏,结合番禺北斗大桥船撞事故和抢险修复工程现场情况,采用了小孔扩张理论、振动理论和有限元非线性动力分析相结合的方法,确定了沉桩挤土塑性区范围。研究了钢管桩振动下沉时受损墩柱的动力时程响应,确定了振动过程的影响范围及施工安全距离,提出了抢险平台钢管桩振动下沉施工的激振力和振动频率合理范围。结果表明:通过小孔扩张理论计算得到钢管桩振冲下沉过程的挤土效应塑性范围为14.66 m;采用有限元方法模拟振动荷载作用下地基土的速度时程响应,根据现有规范中最大速度限值,得到振动荷载对受损桥墩的径向影响范围为3.02~19.08 m;综合考虑沉桩工艺、沉桩速率、沉桩顺序等工艺,在激振力不超过600 kN情况下,受损墩柱抢险工程钢管桩振冲下沉施工的最小安全距离容许值为15 m;结合数值模拟时程计算和现场工程情况,确定了番禺北斗大桥修复抢险振冲沉桩施工的合理参数,建议钢管柱振冲下沉施工时激振力不超过600 kN、振动频率不低于16 Hz。研究结果可为确保受损桥梁抢险修复工程的施工安全性提供理论支撑和借鉴。

关键词：桥梁工程安全范围数值模拟受损桥梁振动沉桩最小安全距离

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基于振动沉桩机的振动摩擦系统动力学分析

东北大学学报（自然科学版） 2010年第7期31卷 1015-1018页

作者：滕云楠李小彭杨铎闻邦椿东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004 大连理工大学辽宁省微纳米技术及系统重点实验室辽宁大连116024

以振动沉桩机为例,研究了振动摩擦在沉拔桩机这一典型机械中的应用.建立了非线性动力学模型,采用龙格库塔法对振动沉桩机进行了数值仿真,得到了系统的动力学特性.仿真结果表明:随着激振力幅值和频率的增大,桩的振幅有一定的增大;随着激... 详细信息

以振动沉桩机为例,研究了振动摩擦在沉拔桩机这一典型机械中的应用.建立了非线性动力学模型,采用龙格库塔法对振动沉桩机进行了数值仿真,得到了系统的动力学特性.仿真结果表明:随着激振力幅值和频率的增大,桩的振幅有一定的增大;随着激振力幅值的减小,桩的振幅有一定减小;随着激振力频率的减小,桩的振幅变化不大;改变系统刚度,桩的振幅有明显变化.

关键词：振动摩擦振动沉桩摩擦阻力龙格库塔法

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振动沉桩动力学分析和试验研究

振动沉桩动力学分析和试验研究

作者：王伟河北科技大学

学位级别：硕士

随着国内建筑业的飞速发展和工程实际对施工周期及环保要求的不断提高，振动沉桩施工法凭借其高效率、低污染等独特的优势越来越受到施工单位的欢迎，在桩基础施工领域有着广泛的应用。目前，国内学者对振动沉桩机理缺乏系统的研究，对... 详细信息

随着国内建筑业的飞速发展和工程实际对施工周期及环保要求的不断提高，振动沉桩施工法凭借其高效率、低污染等独特的优势越来越受到施工单位的欢迎，在桩基础施工领域有着广泛的应用。目前，国内学者对振动沉桩机理缺乏系统的研究，对于振动沉桩系统动力学特性的研究大多都是基于单自由度线性阻尼振动模型，但该模型过于简单，不能够很好的反映振动沉桩过程。此外，振动沉桩施工过程中一些关键施工参数的选择也过多地依赖经验。因此，本文对振动沉桩进行了深入的理论分析和试验研究。首先，论文对振动沉桩机理进行了系统的研究，结合土壤的非线性应力-应变关系，提出了用软特性弹簧来取代线性阻尼模型中的线性弹簧。建立了更能反映振动沉桩过程的振动沉桩非线性动力学模型，为振动沉桩动力学分析奠定了基础。其次，针对振动沉桩非线性动力学模型，采用多尺度法研究了振动沉桩系统的受迫振动问题。分别研究了振动沉桩系统的受迫主共振和受迫次共振，分析了它们的稳态幅频特性，讨论了施工参数变化对主共振和次共振幅频特性的影响。最后，根据振动沉桩的基本原理设计并搭建了振动沉桩试验台。通过振动沉桩试验台对不同物理性质的土壤进行振动沉桩试验，在激振力大小相同的情况下，研究了激振频率、土壤的相对密实度、土壤的饱和度与振动沉桩效率之间的关系。本文通过振动沉桩动力学分析和试验研究所得到的结论，为振动沉桩的理论研究和现场施工参数的优化以及振动沉桩设备的研发提供一定的参考和借鉴。

关键词：振动沉桩非线性动力学多尺度法主共振次共振幅频特性沉桩效率

昆明滇池特殊土质下高频振动沉桩对周边土体的影响

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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河南理工大学学报（自然科学版） 2021年第2期40卷 166-172页

作者：刘思楠谢建斌张文豪高阳时林丰宋桂丽云南大学建筑与规划学院云南昆明650500 昆明军龙岩土工程有限公司云南昆明650021 云南华凌建筑设计有限公司云南昆明650216

为研究高频振动沉桩水平动力响应规律,依托昆明滇池国际会展中心4号地块深基坑钢管支护桩振动沉桩工程实例,通过现场勘测、室内土工试验,基于Midas GTS NX有限元软件建立相应的三维动力沉桩模型,通过对比分析周边土体纵横空间不同点位... 详细信息

为研究高频振动沉桩水平动力响应规律,依托昆明滇池国际会展中心4号地块深基坑钢管支护桩振动沉桩工程实例,通过现场勘测、室内土工试验,基于Midas GTS NX有限元软件建立相应的三维动力沉桩模型,通过对比分析周边土体纵横空间不同点位水平动力响应,对高频振动桩在10 s激振力作用下其周边土地位移场、速度场和加速度场的影响进行研究。结果表明:随着沉桩时间推移,钢管桩管壁处周围土体的水平位移和水平加速度逐渐增大,向钢管桩内侧移动的速度逐渐减小,而向钢管桩外侧移动的速度逐渐增大;随着管壁处土体深度增大,管壁处土体的水平位移和水平加速度先增大后减小,深度较浅时,土体的水平速度为正值,达到一定深度时,土体的水平速度变为负值。

关键词：钢管桩高频振动振动沉桩挤土效应数值模拟

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国外振动沉桩建模分析方法

建筑机械 2005年第6期25卷 62-66页

作者：罗春雷刘丹中南大学机电工程学院湖南长沙410083

总结了目前国外所采用的各种振动沉桩分析方法,详细介绍了国外对振动锤和地基土建模分析方法,讨论如何将波动方程分析方法应用于振动沉桩。

关键词：振动沉桩建模分析国外详细介绍方法应用方程分析地基土振动锤

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液压振动锤振动沉桩土体参数辨识与仿真

现代制造工程 2011年第6期 120-122页

作者：朱建新丁曲张秋阳中南大学现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室长沙410083 湖南山河智能机械股份有限公司长沙410100

介绍了液压振动锤的工作原理。建立了锤-桩-土系统的单自由度模型。以共振理论为依据,为实现自适应振动沉桩,提出一种在线测量土体参数的方法。仿真研究结果表明:采用带遗忘因子的增广最小二乘算法模型能够较好地辨识出土体的参数。

关键词：液压振动锤振动沉桩自适应土体参数在线辨识

钢管桩高频液压振动沉桩数值模拟及模型试验研究

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钢管桩高频液压振动沉桩数值模拟及模型试验研究

作者：时林丰云南大学

学位级别：硕士

钢管桩由于具有成桩质量好、桩身抗剪强度高、施工操作简单、可回收等优点而被广泛应用于湖相沉积土层高层及超高层建筑基坑支护工程中,鉴于振动沉桩工艺具有沉桩效率高、环境保护好等突出优点,已被广泛应用于钢管桩沉桩施工领域。然而... 详细信息

钢管桩由于具有成桩质量好、桩身抗剪强度高、施工操作简单、可回收等优点而被广泛应用于湖相沉积土层高层及超高层建筑基坑支护工程中,鉴于振动沉桩工艺具有沉桩效率高、环境保护好等突出优点,已被广泛应用于钢管桩沉桩施工领域。然而,目前国内对振动沉桩工艺的研究仍然不够成熟,钢管桩成桩机理及精细施工控制技术的研究仍落后于实际工程。因此,本论文依托昆明滇池国际会展中心4号地块深基坑钢管支护桩振动沉桩工程实例,基于Midas GTS NX有限元软件建立相应的三维动力沉桩模型,并结合自建的小结构振动沉桩模型试验,进而来研究振动沉桩机理。论文具体研究内容如下:(1)从理论研究、数值模拟、试验研究及工程应用4个方面对前人所做的研究进行详细地总结和归纳,之后又对振动沉桩机体系、桩土之间的力学特性等内容进行了简要介绍。(2)查阅该项目的工程地质、水文地质等资料,并通过室内、外土工试验获得该项目土层的基本物理力学性质,为随后建立相应的三维动力沉桩模型提供可靠的参数。(3)基于Midas GTS NX有限元软件建立相应的三维动力沉桩模型,研究钢管桩在10s激振力作用下钢管桩及其桩周土体的位移场、速度场、加速度场及应力场的变化与分布情况。(4)鉴于振动沉桩过程中涉及各类工艺参数,本论文从激振频率、偏心距和土体3个方面入手,对振动沉桩的可打入性、对周围建(构)筑物的环境影响以及对周围居民的环境影响进行参数分析。(5)通过研究振动沉桩机体系的沉桩原理,自行建立了小结构振动沉桩模型试验体系。借助该体系,对具有不同物理性质的干砂、湿砂和泥炭质土土样进行振动沉桩试验,进而研究砂土相对密实度、砂土饱和度、泥炭质土含水量、激振频率和激振力对钢管桩可打入性的影响。

关键词：钢管桩振动沉桩数值模拟参数分析模型试验