新型水泥土复合桩成型机的桩架设计研究
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摘要
随着城市建设的发展,水泥土复合桩的应用越来越广。施工单位在工程实践和总结水泥土复合桩型结构特点的基础上,提出了一种新型的,可以一次性形成水泥土复合桩的工艺。本课题承担了适应新型复合桩工艺的复合桩成型机的研制,在工艺设备已经完成的前提下,本文主要承担该设备的关键部件—桩架的结构与性能研究。
1.本文分析了国内外桩机桩架研究的现状,选择了适合新型复合桩机的桩架结构类型,并利用Pro/E对桩架进行了虚拟设计和装配;
2.本文在分析了其他桩机各种工况的前提下,对新型复合桩机施工过程中的各种复杂工作姿态进行了研究,进而确定桩架的危险工况;
3.对桩架的关键部件—立柱进行了各种工况下的静强度有限元分析;对主要设计尺寸进行了优化分析;为了确保安全,对立柱进行了静应力强度校核与解析计算。
4.通过虚拟样机技术对起架工况进行了仿真,从而得到了在起架的过程中,起架能力和各个杆的内力随时间的变化曲线,以确定其最大值,并对其中受力最大的时刻进行了力学分析计算,计算结果和仿真结果表明,二者基本一致,说明仿真过程接近实际过程。
通过有限元分析和力学计算,得知本次设计的桩架可以满足新型复合桩机的施工。本文的分析方法和虚拟样机技术在起架工况上的应用可以为其他类型桩机的设计和研究提供重要的参考依据。
With the development of city construction, the application of cement-soil composite piling becomes more and more extensive. On the foundation of tallying up the structure characteristics of cement-soil composite piling and combining actual experience, a construction company puts forward a new technique of formatting cement-soil composite piling in one step. For adapting this kind of technique, we took our hand to the research and design of composite piling machine. In this task, the technique equipment has been already completed. This paper is mainly to study the performance of the pilling shelves.
1. Comparing the domestic and foreign pilling-shelves on the pilling machines, we get the merits and shortcomings of each. So we can choose one type suited for this subject, and thus to design and virtually assemble it utilizing Pro/E.
2. In this paper we analyzed all kinds of operating conditions on cement-soil composite pilling machine designed for this subject, and compare it with former piling machines. Because the operating conditions this time is much complicated, we analyzed the pilling shelf on all the operating conditions.
3. Some key parts (leader) of the pilling-shelf are analyzed by static strength FEA under every operating conditions, and some design sizes are optimized. In order to insure the safety of the pilling-shelf, this paper checks the leader's stress, and calculates the stress through material-strength method.
4. The operating conditions of leader rising is imitated by Virtual Prototyping technology, thus we got the variation curves about the leader-rising ability and each pole's inside dint with time during the prose. And then we gain the biggest dint-value, and analyze it through strength-method at that point. We compared it with the stimulation result, and found that the two results are essentially identical. So we can say that the imitated process is close to actual. Compare it with imitated
result, then, we gain that the two result are similar, so, imitated process close to actual.
With the FEA and the material-strength method, we learn that this piling shelf can satisfy the new-type cement-soil composite pilling machine's work. The analysis method and Virtual Prototyping technology applied on the operating conditions of leader rising provided an important reference for other pilling machine's design and study.
1.本文分析了国内外桩机桩架研究的现状,选择了适合新型复合桩机的桩架结构类型,并利用Pro/E对桩架进行了虚拟设计和装配;
2.本文在分析了其他桩机各种工况的前提下,对新型复合桩机施工过程中的各种复杂工作姿态进行了研究,进而确定桩架的危险工况;
3.对桩架的关键部件—立柱进行了各种工况下的静强度有限元分析;对主要设计尺寸进行了优化分析;为了确保安全,对立柱进行了静应力强度校核与解析计算。
4.通过虚拟样机技术对起架工况进行了仿真,从而得到了在起架的过程中,起架能力和各个杆的内力随时间的变化曲线,以确定其最大值,并对其中受力最大的时刻进行了力学分析计算,计算结果和仿真结果表明,二者基本一致,说明仿真过程接近实际过程。
通过有限元分析和力学计算,得知本次设计的桩架可以满足新型复合桩机的施工。本文的分析方法和虚拟样机技术在起架工况上的应用可以为其他类型桩机的设计和研究提供重要的参考依据。
With the development of city construction, the application of cement-soil composite piling becomes more and more extensive. On the foundation of tallying up the structure characteristics of cement-soil composite piling and combining actual experience, a construction company puts forward a new technique of formatting cement-soil composite piling in one step. For adapting this kind of technique, we took our hand to the research and design of composite piling machine. In this task, the technique equipment has been already completed. This paper is mainly to study the performance of the pilling shelves.
1. Comparing the domestic and foreign pilling-shelves on the pilling machines, we get the merits and shortcomings of each. So we can choose one type suited for this subject, and thus to design and virtually assemble it utilizing Pro/E.
2. In this paper we analyzed all kinds of operating conditions on cement-soil composite pilling machine designed for this subject, and compare it with former piling machines. Because the operating conditions this time is much complicated, we analyzed the pilling shelf on all the operating conditions.
3. Some key parts (leader) of the pilling-shelf are analyzed by static strength FEA under every operating conditions, and some design sizes are optimized. In order to insure the safety of the pilling-shelf, this paper checks the leader's stress, and calculates the stress through material-strength method.
4. The operating conditions of leader rising is imitated by Virtual Prototyping technology, thus we got the variation curves about the leader-rising ability and each pole's inside dint with time during the prose. And then we gain the biggest dint-value, and analyze it through strength-method at that point. We compared it with the stimulation result, and found that the two results are essentially identical. So we can say that the imitated process is close to actual. Compare it with imitated
result, then, we gain that the two result are similar, so, imitated process close to actual.
With the FEA and the material-strength method, we learn that this piling shelf can satisfy the new-type cement-soil composite pilling machine's work. The analysis method and Virtual Prototyping technology applied on the operating conditions of leader rising provided an important reference for other pilling machine's design and study.
引文
[1] 康林，俞其明，孙道圣．水泥搅拌桩及复合桩在复杂软基础中的应用．中国农村水利水电．2004(10)：41-43。
[2] 董平，陈征宙，秦然．砼芯水泥土搅拌桩在软土地基中的应用．岩土工程报．2002年3月，24(2)。
[3] 邓亚光，张国建．复合桩的施工方法．地基处理．2004年12月，15-4。
[4] 邹宗，煊林锋．钢筋混凝土劲芯水泥土复合桩的设计与施工原理—软土地基中使用的新桩型．岩土工程师．2000年8月，12-3。
[5] 岳建伟，凌光容，张慧．钢筋混凝土劲性搅拌桩设计与施工技术．建筑技术．2006年3月，37(3)。
[6] 董平，陈征宙，秦然．砼芯水泥土搅拌桩在软土地基中的应用．岩土工报．2002年3月，24(2)。
[7] 郭传新，张立新．国内桩工机械发展趋势．建筑机械．2004，1。
[8] 朱学敏编著．桩工、水工机械．机械工业出版社：2003年8月。
[9] 刘古岷，王渝，胡国庆等编著．桩工机械．机械工业出版社：2001年5月。
[10] 战红．旋挖钻机立柱的有限元分析及可靠性探讨．大庆石油学院．2005年2月。
[11] 吴立方．国内几种桩工机械浅析．机械施工．2005(12)：40-42。
[12] 赵铮．上工DH658-135m-3型履带式三支点打桩架．工程机械与维修．131。
[13]．高飞．三一重工SF系列履带式桩机．产品(products)：118。
[14] 汪新军．方圆JZL-W型多功能电动履带式桩机．工程机械与维修。
[15] Ilias Ortega Soren bisgaard Quality improvement in the construction Industry: three systematic approaches total magagement, 2000, 11:383-392.
[16] 史秀云，王慧基．ZKL800BD步履式长螺旋钻机结构及特点分析．建筑机 械．2003(6)：47-48。
[17] 王志刚．大起重量上滑轮装置的布置形式．起重运输机械．2005(10)：30。
[18] 杨帆．吊重滑轮组平衡式抽油机研制与节能分析．石油机械．2004，32(7)；31-35。
[19] 赵伟民，吴雪梅，牛红等．螺旋钻孔机合理提钻方式的研究．建筑机械 化．2000，1：23-24。
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[23] 李瓒等编著．混凝土拱坝设计．2000出版。
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