液压打桩锤与传统柴油打桩锤相比不但环保,且有锤击能量可控等许多优点,目前正在逐步替代桩基行业广泛使用的筒式柴油打桩锤。然而在实际的工程应用中,按柴油锤的能量级别进行简单替换,明显存在选锤偏大并影响到终锤标准的确定。如何进行液压锤的选型和确定锤击参数,已经成为行业内急待解决的问题。本文依据基础物理学中的碰撞原理,以动量守恒为基础,从理论上建立了各类锤型之间进行等效替换的基本方法。

双作用气动液压锤利用锤芯重力和活塞顶部的氮气压力共同作用,实现锤的快速打击并使桩贯入土层。基于冲击动力学原理和波动理论,分析沉桩施工过程中从锤与桩的撞击,直至桩贯入土层的全过程,建立了沉桩系统各部件间的相互作用关系模型,并通过拉氏变换推导出了打桩过程中锤击力的解析解。从理论方面对实际施工过程中“重锤轻击”的合理性进行了验证,最后针对两种土体介质模型分别建立了锤-桩-土系统动力学方程。

气动液压打桩锤在氮气压力与锤芯自身重力的复合作用下,锤芯下落加速度超过重力加速度,可实现更大的打击能量。替打构件是打桩锤的重要组成部分,位于锤芯与桩体之间,将冲击能量有效地传递至桩体。基于有限元方法,分析了所设计制作的几种替打构件的强度和刚度,结果表明冲击能量3500 kJ的气动液压打桩锤,无凸台的锥形替打的最大应力292 MPa,最大应变为1.84 mm。基于线性疲劳累积损伤理论,分析结果表明某无凸台的锥形替打疲劳寿命可达477万次。所提出