胡均平，李科军



考虑打桩反弹的组合锤头冲击过程的动态特性分析

胡均平，李科军

(中南大学机电工程学院，湖南长沙，410083)

针对打桩过程中桩体容易损坏的现象，提出一种在锤体内腔填充质量块的组合锤头打桩的新型锤击模型。运用键合图理论对锤击系统建模，为模拟打桩反弹时各质量块与垫层接触、分离的非线性特性，引入开关类量的键合图元件功率结型结构(SPJ)，采用集中参数搭建锤击系统的键合图模型，据此建立可统一表达系统所有运动状态的数学模型。利用量纲一分析法推导锤击力的数值解，并基于Matlab软件仿真分析填充质量块和垫层参数对锤击力的影响。通过试验验证该模型的准确性。研究结果表明：采用组合锤头时，锤击力波形出现2个峰值，且峰值减小，这不仅可以保护桩体，而且可提高能量传递效率；各参数中，填充质量块和锤垫对锤击性能的影响最大，砧坐垫的影响次之，桩垫的影响最小。该模型可用于锤击系统的参数优化研究及动态特性分析。

组合锤头；键合图；反弹；锤击力

液压打桩锤以液压能为动力，提起锤头后通过快速泄油或反向供油使锤头加速下降，将桩体打入土 壤[1]。与柴油锤、振动锤和压桩机等桩工机械相比，液压锤是一种振动小、噪声低、无油烟污染和施工适用性强的产品，而且锤击频率、锤击行程可控，在桩基施工中发挥越来越重要的作用[2−3]。锤击系统作为打桩锤的核心装置，其工作性能直接关系到打桩质量及打桩效率。……