周 旭，陳育榮，孫傳瓊

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系，湖北 十堰442002）

液壓靜力壓樁機(jī)是利用高壓油產(chǎn)生的強(qiáng)大靜壓力，平穩(wěn)、安靜地將預(yù)制樁快速壓入地基的一種新型樁工機(jī)械；以往文獻(xiàn)對液壓靜力壓樁機(jī)夾樁機(jī)構(gòu)的使用、設(shè)計(jì)和改進(jìn)討論較多［1，6］。 在壓樁過程中，由于地基土質(zhì)多變、地面受力不均或壓樁機(jī)未能完全調(diào)平等原因，預(yù)制樁的垂直度沒有滿足設(shè)計(jì)要求，此時(shí)就要進(jìn)行拔樁；有必要進(jìn)行拔樁時(shí)夾樁機(jī)構(gòu)和預(yù)制樁的靜態(tài)受力分析和研究。

1 拔樁時(shí)夾樁機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)研究

圖1為多點(diǎn)均壓式夾樁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)［7］，圖1a表示有2套相同的夾樁機(jī)構(gòu)沿靜壓預(yù)制樁的軸線分上下兩層對稱布置，圖1b表示這種夾樁機(jī)構(gòu)的夾樁液壓缸和多瓣鉗口繞預(yù)制樁周圍的分布情況。

圖1 多點(diǎn)均壓式夾樁機(jī)構(gòu)原理圖

圖2 夾樁機(jī)構(gòu)受力圖

分析圖2a可得：

式中，f為錐形楔塊與鉗口、錐形楔塊與夾樁箱體內(nèi)圓柱面、鉗口與中間支承座之間的靜摩擦系數(shù)；fj為鉗口與預(yù)制樁之間的靜摩擦系數(shù)。

解式（1）～（8）可得：

分析圖2b同理可得：

一般情況下，為了設(shè)計(jì)和制造方便，降低成本，便于使用和維修，上、下夾樁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同。上、下夾樁油缸的夾樁力相同。

為了研究式（9）、式（10）中的參數(shù)對夾樁結(jié)構(gòu)單個(gè)上、下鉗口與預(yù)制樁之間的法向作用力的影響，各參數(shù)預(yù)設(shè)值見表1。

表1 參數(shù)的預(yù)設(shè)值

當(dāng)各參數(shù)如表1的預(yù)設(shè)值時(shí)，利用式（9）；α為變量，取值13°～15°；拔樁時(shí)上鉗口與預(yù)制樁之間的法向作用力隨錐形楔塊升角α的變化如圖3a所示。

當(dāng)各參數(shù)如表1的預(yù)設(shè)值時(shí)，利用式（9）；f為變量，取值0.1～0.15；拔樁時(shí)上鉗口與預(yù)制樁之間的法向作用力隨靜摩擦系數(shù)f的變化如圖3b所示。

當(dāng)各參數(shù)如表1的預(yù)設(shè)值時(shí)，利用式（10）；α為變量，取值13°～15°；拔樁時(shí)下鉗口與預(yù)制樁之間的法向作用力隨錐形楔塊升角α的變化如圖3c所示。

當(dāng)各參數(shù)如表1的預(yù)設(shè)值時(shí)，利用式（10）；f為變量，取值0.1～0.15；拔樁時(shí)上鉗口與預(yù)制樁之間的法向作用力隨靜摩擦系數(shù)f的變化如圖3d所示。

圖3 、與α、f的變化關(guān)系曲線

由圖3可知，拔樁時(shí)上鉗口與預(yù)制樁之間的法向作用力小于下鉗口與預(yù)制樁之間的法向作用力。

由圖3a、圖3c可知，拔樁時(shí)鉗口與預(yù)制樁之間的法向作用力隨錐形楔塊升角的增大而減小。

由圖3b、圖3d可知，拔樁時(shí)鉗口與預(yù)制樁之間的法向作用力隨靜摩擦系數(shù)的增大而減小。

由式（9）、式（10）可知，拔樁時(shí)鉗口與預(yù)制樁之間的法向作用力隨夾樁力的增大而增大。

2 結(jié) 論

拔樁時(shí)上鉗口與預(yù)制樁之間的法向作用力小于下鉗口與預(yù)制樁之間的法向作用力。

為了增大液壓靜力壓樁機(jī)夾樁機(jī)構(gòu)拔樁時(shí)鉗口與預(yù)制樁之間的法向作用力，可采取如下措施：1）增加夾樁力；2）減小錐形楔塊升角；3）減小夾樁機(jī)構(gòu)內(nèi)部鋼與鋼的的靜摩擦系數(shù)。

［1］ 鄧洪超，林 琳，王實(shí)武.靜力壓樁機(jī)夾樁機(jī)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)［J］.建筑機(jī)械化，2008(2)： 41－45.

［2］ 賀淑云.ZYB液壓靜力壓樁機(jī)夾樁鉗口研究 ［D］.長沙：中南大學(xué)，2002.

［3］ 朱桂華.液壓靜力沉樁機(jī)夾樁機(jī)構(gòu)研究設(shè)計(jì) ［J］.建筑機(jī)械，2003（2）：37－38.

［4］ 王實(shí)武.靜壓樁機(jī)特性分析與改進(jìn)研究 ［D］.吉林：吉林大學(xué)，2007.

［5］ 鄧洪超，林 琳，王實(shí)武.靜力壓樁機(jī)夾樁機(jī)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)［J］.建筑機(jī)械化，2008，29（2）：51－53

［6］ 姜 渭.抱壓式液壓靜力沉樁機(jī)夾樁機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)［J］.紅河水，2005，24（4）：24－27.

［7］朱建新，何清華，林宏武，等.液壓靜力壓樁機(jī)多點(diǎn)均壓式夾樁機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究［J］.建筑機(jī)械，2006（5）：66－69.