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机械毕业设计全套
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JX03-255@静压桩机压桩机构设计,机械毕业设计全套
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第 1 页 摘 要 这次毕业设计的课题是 YZY400 全液压静力压桩机的设计 ,我完成静压桩机 压桩 机构设 计。我首先 实地 参考，根据 压桩 机构 的主要参数，确定液压缸的型号，然后确定 压桩液压缸与立柱的连接方式。最后对连接螺栓和立柱的焊缝强度进行计算校核。 关键词： 压桩机 液压缸 校核 nts 第 2 页 Abstract The task of graduate design will design a pile driver of statics YZY400 include hydraulic pressure. I will finish landscape orientation and circumgyrate framework of this pile driver . First of all , I reference tower crane and base tread frameworks parameter , then make sure model number of fluid cylinder , secondly , I make sure all dimension of tread part and chose parts , lastly , I finish to cheak all dimension and intensity. Keywords : pile driver fluid cylinder check nts 第 3 页 1 绪论 压桩机 移动平稳、转场方便、施工效率高，因此，压桩机已经占绝对主导地位。本文所述液压静力压桩机主要是指抱压式液压静力压桩机。 20 世纪 90 年代末期以来，旧城改 造 在土木工程施工过程中，首先要进行的是基础施工。桩基础是建筑施工特别是高层建筑施工中最为常见的基础形式。桩的种类及其施工方法因上部建筑物或载荷情况不同而多种多样。其中，将预制桩完全依靠静载平稳、安静地压入软弱地基，是一种新型的桩基础施工方法 -静压桩工法。与锤击式打桩相比，静压桩工法由于具有非常明显的环保性，十几年来从广东珠江三角洲开始由南向北 得到了迅速推广。液压静力压桩机就是实施静压桩工法的关键施工设备。与锤击式打桩机相比，这种设备施工时具有无震动、无噪声、无油污飞溅等环境污染的特点，施工质量好、使用费用低，同时，静力压桩机也是具有中国特色的环保型桩工机械。 液压静力压桩机分为 抱压式液压静力压桩机 和 顶压式液压静力压桩机 (对桩顶部施压进行压桩 )两种。抱压式液压静力压桩机压桩过程是通过夹持机构 抱 住桩身侧面，由此产生摩擦传力来实现的；而顶压式液压静力压桩机则是从预制桩的顶端施压，将其压入地基的。由于施压传力方式不同，这两种桩机结构形式、性 能特点、适用范围也有显著不同。其核心是液压系统的设计方法及其配置，它直接影响整机的技术性能及节能效果。而压桩机构是桩机的主要工作装置，是这种压桩机的关键技术，直接影响桩机的压桩能力和成桩质量。其中，抱压式桩机主要由压桩系统和夹桩机构组成，而顶压式桩机主要由压桩系统和桩帽组成。顶压式桩机除压桩机构中没有夹桩机构外，一般不带起重机，但增加了一套卷扬吊桩系统。 常规的顶压式压桩机由于其结构及工作特点，使其工作重心较高、安全性较差，并且存在压桩力较小、压入桩的垂直度保障能力差等问题，因而其应用受到限制；而抱压式压桩 机结构紧凑、操作简便、工作重心低、造以及基坑开挖后所出现的大量的离障碍物很近的 边桩 和靠角的 角桩 ，对产品提出了一机多能的要求；同时，静压桩的桩型不断多样化，单桩承载力大幅度提高，特别是高承载力管桩、薄壁管桩的广泛应用和 H 型钢桩的出现，要求大吨位抱压桩机既要夹持可靠，又不破损桩，这对夹桩技术及相应装置是很大的挑战。这些工程中的实际问题已成为抱压式静力压桩机进一步推广应用的桎梏。传统压桩机普遍只具有压 中桩 能力，或者虽能压 边桩 ，但其 边桩 距离较大且不兼有压 角桩 功能，导致同一工地需多机种作业，给 工程管理带来极大不便；同时，夹桩可靠性问题始终没有从根本上得到解决，工程适应能力差，严重制约了静压桩技术的推广。 nts 第 4 页 全液压静力压桩机 YZY400 产品型号 YZY400 额定压桩力 (KN) 4000 YZY 系列全液压静力压桩机采用全液压步履行走装置实现纵向、横向、转向及平台升降调整动作，运动灵活可靠。最大压桩力 24005000KN,可承压截面 350x350600x600mm正方形或直径 600mm 园柱形混凝土预制桩。尤其适用于空心的园柱形混凝土预制桩。 该系列桩机运行时能直接从压力表取得压桩力数据，不用试桩，可计算出单桩承载力。施工无震动、低噪音、无污染，符合国家有关环境保护的法规，适用于大中城市桩基础施工的需要。 YZY400 液压静力压桩机是一种新型基础施工设备，具有无震动、无噪声、高效节能、压桩速度快、成本质量高等特点，符合环保施工的潮流，代表桩工机械的发展趋势。 1 1 其设备性能如下： 1.独特设计的液压系统，降低能耗 40%，压桩速度提高 15%压桩力提高 40% 2.独创的“边桩、角桩”处理装置，最小边桩距离 0.450.7M 3.新型步 履式行走机构，移动简便，对桩灵活 4.精心设计的夹桩机构，夹持牢靠，并大大降低桩身受损，夹持厚可达 50MM 5.机身宽度同比最小，减小压时的边桩距离 6.折装容易，运输方便 该机能独立完成吊、压、拔桩作业，不仅可以压方桩也可以压管桩。具有纵横向行走、360 度回转、机身调平等功能，全部动作作为液压驱动。其部件均可以公路、铁路运输。 该机能通过仪表直接反馈贯桩力，具有其他类型桩工机械不可比的优越性。拥有自主知识产权的新型抱夹混凝土预制管桩段的装置，已不同于传统结构的夹桩器。具有夹桩力大、夹桩面积大，能全浮动 自适应吻合于管桩表面，可大大降低管桩破损率，其最大抱夹nts 第 5 页 管桩直径 600mm。该装置可抱夹薄壁管桩而不损桩。 1 2、其 施工过程的质量管理 1.2.1 压桩前的准备工作 1. 施工队资质审查 必须对施工队（压桩队伍）的资质材料进行审查与管理，了解施工队的技术力量及压 桩水平；审查施工组织设计、施工压桩路线、施工进度计划，评价其可行性；要求施工队每个技术人员，包括施工技术员、焊工、记录员、开机员等都必须具有相应技术资格证和上岗证。 2. 桩机的选择 必须根据具体工程的地质资料和设 计的单桩承载力要求，准确地选择压桩机。如果 压桩机吨位过小，可能出现桩压不下的情况，因而无法达到设计承载力要求；反之，如果压桩机吨位过大，易发生陷机情况。所以应该会同各有关部门合理地选择桩机，尽量采用超载施工。一般情况下，桩机的压桩力应不小于单桩竖向极限承载力标准值的 1.2 倍。 3.施工放线与定桩位 由于放线的准确与否直接影响建筑物的位置是否符合 “规划 ”要求，而桩位的准确与否又直接影响着整个工程的结构，因此，这两个工序的重要性不容忽视。项目技术管理人员应该对已定好的轴线位进行复核，根据建筑物 与结构桩位图逐位校核，发现不符合要求的及时纠正。 4.桩尖、桩身质量检查 首先必须对桩尖进行查验、测量，按照管桩有关规范对于桩尖的构造要求和设计图纸要求，对所有到场的桩尖进行测量，不满足设计和管桩规范要求的，责令其更换；对所有到场的管桩进行仔细认真地查验，测量管桩的外径、壁厚、桩身、长度、桩身弯曲度等有关尺寸，并详细记录。特别是管壁厚不够很容易把桩夹碎。同时应对桩身外观质量进行仔细地查验，检查桩身是否粘皮麻面、内外表面是否露筋、表面是否有裂缝、是否断头脱头、桩套箍是否凹陷、表面砼是否坍落等情况 ，不符合管理桩规范要求的，责令厂家退回。 1.2.2 压桩施工过程的质量管理 1.底桩（第一节入土的桩）的定点 虽然在放线与定桩位时已经核查过，但是经验不足或技术水平不高的施工技术人员往往在放底桩时偏离原定的桩位，从而导致成桩的偏位。建议在每个桩位处用石灰或贝灰以nts 第 6 页 原定的桩心为圆心、以该桩的桩径为直径画一圆圈，压底桩时以此圆圈为准，控制桩不偏离该圆圈，使成桩的偏位尽可能减小。 2.桩身垂直度的控制 由于静压管桩桩机驾驶室内一般会悬挂一吊有重锤的绳线，由开机员以此线为准 控制桩一个方向的垂直度，因而另一个向的垂直度必须另外控制，方法就是在垂直于桩与此绳线连接的地方（即另一正交方向）另设一吊重锤的绳线（视线要通透），以这两条绳线来控制桩的垂直度。当桩在两个方向都已经垂直的情况下方允许压桩，而且在压桩过程中要经常检查桩身垂直度。 3.接桩及焊缝控制 接桩前，应保证上下两节桩的顺直，而且两桩桩心的错位偏差不宜大于 2mm（宜设置接桩导向箍）。管桩施工中主要采用爆接接桩法，在焊接前应该把两节桩的端头板用钢刷清刷干净，直至坡口露出金属光泽，而且应该保证上节桩已经垂直后方 能焊接 4 6 点，焊接层数不少于 2 层，每层焊渣必须清理干净，保证焊缝连续饱满，自然冷却约 8 10 分钟（严禁用水冷却或焊完即压），防止高温的焊缝遇水变脆而被压坏。 4.压桩过程的施工记录 为了便于控制，终止压桩，必须详细记录压桩过程的压力与桩入土深度，了解桩尖入持力层深度是否满足设计要求以及桩穿过各土层时的压力值。 5.终压（即终止压桩）标准及终压的控制 终压标准应该以质监部门、设计单位、施工单位、建设单位、勘察单位及监理单位等有关部门在试桩会议中根据试桩的实际情况确定的标准为准 则。一般情况下，除保证桩长及桩类入持力层深度应该满足设计要求外，还要控制终压值 Q 的大小。虽然终压值 Q 与单桩竖向承载力标准值 Rk 是两个不同的概念，但终压值 Q 与单桩竖向承载力标准值 Rk 存在着某种比例关系，这有待于日后的工程实践与理论研究。笔者认为这种比例关系与工程地质构造情况关系较大，同时与桩的长度以及所选的持力层关系也不可忽视，总结潮汕地区近几年静压管桩的工程实践经验，终压值 Q 可以按以下原则来控制： （ 1）当桩端持力层为粘土、粉质粘土时，主要控制桩端达到的设计深度，终压值 RQ（ 0.6 1.3） Rk。 （ 2）当桩端持力层为标贯击数较低、中密以下的粉细砂时，以控制桩端入持力层深度为主，终压值作参考， Q=(1.62.0) Rk。（ 3）当桩端持力层为标贯击数较高，中密以上的中粗砂、砾砂时，以控制终压值为主， Q=(1.82.5) Rk，长桩取低值，短桩取高值；击数低取nts 第 7 页 低值，击数高取高值。 1.2.3 桩头填芯的质量控制 由于桩与上部结构的连接主要通过桩的承台，因此桩头嵌入承台的长度不宜太短，有关管桩技术规范规定不宜小于 10cm。从日本桩基的典型震害实例调查中可知，有不少是由于桩嵌入承台长度不 足，抗拔不够，因此在地震设防区有必要把桩嵌入承台的垂度加长，且桩头的插筋长度也应加长及增加配筋量，桩头填芯砼的强度等级应满足规范要求和设计要求。这一环节的重要性显而易见，工程有关技术管理人员应该加强这一环节的质量控制。 1.3 成桩的质量检查 1.桩身垂直度可以用垂球吊线的办法来量测，对不符合规范要求，应及时报送设计单位，由设计单位提出补强修改意见。对于配置封口桩尖的工程桩，桩身质量的检查可以直观检查，即将低压电灯泡沉入桩内腔检查，正常情况下，内腔应该是不进土和水的。若桩内腔完整干燥，说明桩身 基本完好、焊接质量完好、桩类无损坏，这种情况下可不采取其他方法另行检查；反之，应该采取其他方法另行检查。目前潮汕地区主要依据有关规范规定，按桩总数的一定比例采取小应变动测的检测方法，对桩身的完整性进行检测。 2.桩顶标高及偏位情况的检查 基础开挖后，应对桩顶标高及桩的偏位情况进行测量，并把记录资料完整地整理一份 报送设计单位，由设计单位提出方案，解决那些桩顶标高低于设计标高以及桩偏位超过规范要求的情况。而对于那些桩顶标高高于设计标高的情况，施工单位应用电锯法截去多余的桩段，而不应该用人工敲打 的办法把多余的桩段敲掉，那样很容易把成桩敲伤。 3.单桩竖向承载力的检测 目前主要采用静荷载试验的方法来检测成桩的单桩竖向承载力，由设计单位、质监部门、施工单位、建设单位及监理单位等有关部门举行点桩会议，先取较具代表性的桩进行静荷载试验。静荷载检测时一般用慢速维持荷载法，并要求工程有关技术管理人员进行现场监督，详细记录最终沉降量和残余沉降量等。特别要注意检测桩机在进场、退场及移动过程中不要碰撞到任何工程桩。 1.4 常见质量问题分析与处理 1.桩倾斜 插桩初压即有较大 幅度的桩端走位和倾斜。碰到此种情况，很可能在地面下不远处有障碍物。处理的措施主要是在压桩施工前将地面下旧建筑物基础、块石等障碍物年底清理干净。 nts 第 8 页 2.桩尖达不互设计深度 静压管桩施工时，若发生个别桩长达不到设计深度，其原因可能是： （ 1）桩尖碰到了局部的较厚夹层或其他硬层。 （ 2）中断沉桩时间过长。由于设备故障或其他特殊原因，致使沉桩过程突然中断，若延续时间过长，沉桩阻力增加，使桩无法沉到设计深度。 （ 3）接桩时，桩尖停留在硬土层内，若时间拖长，很可能不能继续沉桩 。 发生管桩沉不下 去时，应冷静分析原因，找出对策才能继续施工，切不要盲目加大压桩力强行沉桩。 3.基坑开挖不当引起大面积群桩倾斜 挖土引起其桩的倾斜，直接起因是挖土方法不当，将基坑挖得太深或将挖出的土堆放在基坑边坡附近，因而产生侧向压力；加上淤泥本身的流动性以及土体中未消散的超孔隙水压力乘机向开挖方向释放，加剧了淤泥向开挖方向流动，而管桩对水平力的抵抗能力小，于是随着土体的位移而向开挖方向倾斜，造成桩顶大量位移。发生这样的事故先要进行调查分析，弄清哪些桩报废，哪些桩还可以用，哪些桩应折减其承载力，然后根据实际 情况进行补桩。为防止此类工程事故的发生，应严禁边压桩边开挖；开挖宜在基桩全部完成并至少隔 15 天后进行，挖土宜逐层均匀进行，桩周土体高差不宜超过 1m；注意保持基坑围护结构或边坡土体的稳定；基坑顶部周边不得堆土或堆放其他重物等。 4.桩身上浮 当工程桩较短或桩较密集时较容易发生桩身上浮的情况，此时采取复压是一较有效的被救措施。所谓复压指的是已经压好的桩再进行静压的一种措施。 1.5 静压管桩施工过程的安全管理 必须根据安全管理的有关规定建立健全项目的各有关管理制度，在项目内部落实安 全管理责任制，建立考核制度，实施奖罚措施，以及前面已提的桩机资质及特种作业上岗证等必须齐全。除此之外，还必须注意以下几个事项： 1.起重机作业前，应对转动部位进行润滑，检查部件紧固程度，钢丝绳是否磨损。 2.起重臂下严禁站人，重物停在空中时驾驶员不得离开操作室。 3.起重范围不得超过起重性能规定的指标，起重机吊桩进入夹持机构，压桩开始之前，必须在起重机、卷扬机构放松起吊的钢丝绳、吊钩脱离后方可压桩，以免拉断钢丝绳和拉弯起重机吊臂。 4.接桩时焊接用的各种气瓶应作标识，气瓶要距离明火点 10m 以上，气瓶间距必须大于 5m，气瓶必须加防震圈和防护帽，气瓶使用和存放时严禁平放或倒放。 nts 第 9 页 5.停止作业时，短履需运行到桩机中间位置，停落在平整地面上，其余油缸回程缩进。切断电源，操作人员方可离开桩机。 6.施工完毕的桩的桩头上面要加盖，以防行人或杂物等掉陷。 nts 第 10 页 2.设 计 任 务 2.1 设计依据 城市环境要求越来越高，故原来的柴油桩锤等桩机已经不适用现代城市 建 设的要求，一种无震动，无噪音的桩机：静压桩机在现代城市建设和改造中发挥了很大的作 用。静压桩机的工作原理是在压桩的过程中，以桩机本身的重量作为反作用力以克服压桩 过程中桩侧的摩擦力和桩尖反力，而将桩体压入土体之中。所以静力压桩机在施工时没有燥音，没有震动，没有空气污染。因此用静力压桩机施工，被称为“无震动静力压桩法”。 用静力压桩机施工，不仅具有以上优点，而且静力压桩机施工对桩身产生的应力减小，可以减少混凝土预制桩的钢筋用量，这对降低工程造价具有一定的意义。所以自从静力压桩机诞生以来，已经被广泛运用到软土地区的工业与民用建筑，港湾码头，水工围堰，地铁等工程的桩基础施工。 但是，静力压桩机也 有其一定的弱点，如与冲击式打桩机相比，其效率较低，对土地的适应性也有一定局限，一般只使用于软弱地基和一些流体状态的黏土或亚黏土地基上的施工。 2.2 设计要求 本设计是完成一种桩基础施工的设备，采用液压静力将预制桩分段压入土中，完成吊桩，压桩的施工作业。 它由机身，压桩及夹桩机构，起重及升降机构，纵向移动机构，横向移动机构，液压及电器控制系统组成。 2.3 设计任务 说明： 本部分由压桩油缸和立柱组成。预压桩力（ 400 吨）选定压桩液压缸，根据其尺寸设计立柱，经过选材，计算和校核。在设计的过程中，要进行总体考虑，与机身，液压系统，夹桩机构，行走机构互相联系。中间要顾及工艺要求如粗糙度，焊接，锻造工艺等，然后写出说明书并以图纸和设计计算书方式表达自己的设计意图。 nts 第 11 页 2.3.1 本毕业论文的主要 参数 1.桩机总重 400 吨 2.压桩力 480 吨（考虑到安全系数） 3.压桩速度 2m/min 5.回程速度 6m/min 6.压桩行程 2m 7.最大桩直径 550mm 550mm 8.最小桩直径 300mm 300mm 3. 压桩 液压缸的设计 已知： YZDY 全液压压桩机压桩力 400 吨，采用四个液压缸压桩，预压桩力 为400 400 1 5 0 0 5 0 0 mm 或 考虑到安全问题，以每个压桩液压缸的压桩力为 120 吨 61 2 0 1 0 1 0 0 0 1 . 2 1 0N 牛 设 额定压力为 P=25Mp A=N/P= 1.2/25=0.048 2m =48000 2mm 所以缸体内径 D= 4 4 4 8 0 0 0 2 4 7 . 2 83 . 1 4A 选用 250mm 则活塞杆直径为 180mm,缸体外径为 299mm. 采用端部法兰连接，速度比为 2 活塞杆直径为 d=D 112502 =176.8mm 选用 180mm 查机械设计手册选定压桩液压缸 为 HSG*01- 250/ 180AH-EE nts 第 12 页 具体参数见下表： 缸体内径（ mm) 250 耳环厚度（ mm) 缸径外径（ mm) 299 耳环外径（ mm) 活塞杆直径（ mm) 180 液压缸型号 HSG*01- 250/ 180AH-EE 3.1 液压缸材料及参数 液压缸所采用的材料均为 45 钢，其力学性能如下： 966 0 , 3 5 5 , 2 1 0 1 0 , 2 8 0 1 0b s PM p M p E M p ,/ssn工作中有冲击，取 2 .5sn 3 5 5 / 2 . 5 1 4 2Mp 0 . 5 5 2 0 1s Mp 规定稳定安全系数为 8 1 0stn 3.2 活塞杆强度 6221 . 2 1 03 1 . 5 8 0 . 2 244bPMpd 活塞杆强度满足要求 3.3 压桩液压缸的稳定性计算 液压缸活塞杆受到的压力为： N= 61.2 10 牛 活塞杆横截面的惯性半径 nts 第 13 页 I=d/4=22 4 5.5cm 因为活塞杆的固定方式为两端固定，所以压杆的长度系数 U 0.5 所以细长比 0 . 5 2 0 0 0 8 1 . 75 . 5li 因为 221 62 1 0 1 0 9 8 6 . 0 42 8 0 1 0pE 由参考书目查得优质碳钢的 a 和 b 分别是： 461a M p 2 . 5 6b M p 可见活塞杆的柔度21 介 于 和 之 间 是 中 等 柔 度 压 杆由直线公式求出临界应力为： 4 6 1 2 . 5 6 8 7 7 . 7 8 2 6 1 . 2 6cr a b M p 临界压力是： 2362 2 0 1 0 2 6 1 . 2 6 1 04c r c rp A M p 62 . 0 3 1 0N 活塞杆的工作安全系数为： m a x2030 2 6 . 87 5 . 7crstP KNnnP K N nts 第 14 页 所以活塞杆满足稳定性要求。 具体结构见图： 3.4 压桩液压缸的流量计算 压桩时的速度122 / 6 /v m v m分 回 程 速 度 分缸的内径 1 250d m m 活塞杆的直径 2 180d m m nts 第 15 页 2121 254344Ad2211 4 9 0 6 2 . 54Ad则 411 1 2 1 1 0 6 0 4 9 0 6 2 . 5 2 5 4 3 4 1 060Vq v A A =47。 62L/min 回程时 *422 2 11 1 0 6 0 4 9 0 6 2 . 5 2 5 4 3 4 1 060Vq v A A =141.77L/min 2 1 2q V A 41 1 0 6 0 4 9 0 6 2 . 5 1 0609 8 . 1 3 / m i nVL nts 第 16 页 422 2 2* 1 0 6 0 4 9 0 6 2 . 5 1 060Vq V A 2 9 4 . 3 8 / m i nL 4.导向压桩小车的设计 说明： 该 导向压桩小车 用于横梁在机架上运动时起导向和减缓磨檫的作用。故此，采用销轴，滚轮，挡圈，衬套等结构与底座通过螺栓和横粱连接。具体结构见下图。 5. 压桩液压缸周围与横梁连接螺栓的计算校核 5.1 校核法兰盘与立柱上盖的连接螺栓 采用 12 个螺栓，金属垫片 1）计算每个螺栓承受的最大工作载荷 31 2 0 0 1 0wFN nts 第 17 页 35/ 1 2 0 0 1 0 / 1 2 1 1 0WF F z N N 2）确定螺栓的公称直径 取螺栓的材料为 35 钢，查表得 13 2 0 , 2 0 0stM p M p 设所用螺栓的公称直径为 10d mm 首先用简化计算法算螺栓直径。 查 表 得 安 全 系 数 , 2PS 故 简 化 计 算 时 螺 栓 的 许 用 拉 伸 应 力 为, 3 2 0 2 1 6 0p Mp 51 ,1 . 3 1 . 3 1 02 5 . 8 2160PFd m m 查表得 1 2 6 . 2 1 , 3 5 , 3 2d m m p m m d m m 螺 距 满足要求符合原假设 30d m m 故选用 M32 螺栓 3）计算每个螺栓所受的总拉力 0542 , 0 . 2 5 .2 0 2 5 1 1 0 2 2 . 0 5 1 0CCF K K F KFN 0取 K 则。4）校核最大应力 2m a x 12 5 211 . 6 6 / / 1 . 2 5 2 . 51 . 6 6 / 1 . 6 6 1 1 0 / 2 6 . 2 1 2 3 . 6 8sFdF d M p / 1 . 2 5 2 . 5 3 2 0 / 1 . 2 5 2 . 5 2 5 6 1 2 8s Mp : 故最大应力校核通过。 5）校核应力幅 211/ 1 . 5 7 /a c tK F d S a p K 查手册得安全系数 2 . 5 4 . 3 0 7S a p S a p : 取 ， 尺 寸 系 数 。 ， nts 第 18 页 螺纹有效应力集中系数 3.99K （因为螺栓材料为 35 号钢，查表得抗拉强度5 4 0 )b Mp 则 2 5 21/ 1 . 5 7 0 . 2 5 1 1 0 / 1 . 5 7 2 6 . 2 1 6 . 9CK F d M p 1211/ 0 . 7 2 0 0 / 3 3 . 9 1 1 . 9/ 1 . 5 7 /t a pt a pS K M pF d S k C所 以 K通过。 5.2 压桩液压缸螺栓的选用 液压缸的体积为： 2 2 2 0 . 2 9 9 0 . 2 5 0 . 1 8 24V 30 . 0 9 3m 330 . 0 9 3 7 . 8 1 0 0 . 7 3 1 0M K g 所以 330 . 7 3 1 0 9 . 8 7 . 1 2 1 0wF K g 采用 6 个螺栓，金属垫片 1）计算每个螺栓承受的最大工作载荷 33/ 7 . 1 2 1 0 / 6 1 . 1 9 1 0wF F z N 2）确定 螺栓的公称直径 取螺栓的材料为 35 钢，查表得 13 2 0 , 2 0 0stM p M p 设所用螺栓的公称直径为 10d mm 首先用简化计算法算螺栓直径。 查表得安全系数,31 ,3 2 0 4 . 5 7 1 . 11 . 3 1 . 3 1 . 1 9 1 04 . 6 67 1 . 1pPs M pFd m m nts 第 19 页 查表得 1 1 0 . 1 1 , 1 . 7 5 , 1 2d m m p m m d m m 螺 距 满足要求符合原假设 10d mm 故选用 M12 螺栓 3）计算每个螺栓所受的总拉力 0332 , 0 . 2 5 .2 0 2 5 1 1 9 1 0 2 . 6 7 1 0CCF K K F KFN 0取 K 则。 。4）校核最大应力 2m a x 12 3 211 . 6 6 / / 1 . 2 5 2 . 51 . 6 6 / 1 . 6 6 2 . 6 7 1 0 / 1 0 . 1 1 4 3 . 4sFdF d M p / 1 . 2 5 2 . 5 3 2 0 / 1 . 2 5 2 . 5 2 5 6 1 2 8s Mp : 故最大应力校核通过。 5）校核应力幅 211/ 1 . 5 7 /a c tK F d S a p K 查手册得安全系数 2 . 5 4 . 3 0 7S a p S a p : 取 ， 尺 寸 系 数 。 ， 螺纹有效应力集中系数 3.99K （因为螺栓材料为 35 号钢，查表得抗拉强度 540 )b Mp 则 2 3 21/ 1 . 5 7 0 . 2 5 1 . 1 9 1 0 / 1 . 5 7 1 0 . 1 1 1 . 8CK F d M p 1211/ 0 . 7 2 0 0 / 3 3 . 9 1 1 . 9/ 1 . 5 7 /t a pt a pS K M pF d S k C所 以 K通过。 5.3 校核立柱上盖与立柱的连接螺栓 采用 24 个螺栓，金属垫片 1）计算每个螺栓承受的最大工作载荷 因为每个立柱下为两个液压缸，所以： 32 4 0 0 1 0wFN nts 第 20 页 35/ 2 4 0 0 1 0 / 2 4 1 1 0WF F z N N 2）确定螺栓的公称直径 取螺栓的材料为 35 钢，查表得 13 2 0 , 2 0 0stM p M p 设所用螺栓的公称直径为 30d mm 首先用简化计算法算螺栓直径。 查表得安全系数 , 2PS 故简化计算时螺栓的许用拉伸应力为 , 3 2 0 2 1 6 0p Mp 51 ,1 . 6 6 1 . 6 6 1 02 5 . 8 2160PFd m m 查表得 1 2 6 . 2 1 , 3 5 , 3 2d m m p m m d m m 螺 距 满足要求符合原假设 30d m m 故选用 M32 螺栓 3）计算 每个螺栓所受的总拉力 0542 , 0 . 2 5 .2 0 2 5 1 1 0 2 2 . 0 5 1 0CCF K K F KFN 0取 K 则。4）校核最大应力 2m a x 12 5 211 . 6 6 / / 1 . 2 5 2 . 51 . 6 6 / 1 . 6 6 1 1 0 / 2 6 . 2 1 2 3 . 6 8sFdF d M p / 1 . 2 5 2 . 5 3 2 0 / 1 . 2 5 2 . 5 2 5 6 1 2 8s Mp : 故最大应力校核通过。 5）校核应力幅 211/ 1 . 5 7 /a c tK F d S a p K 查手册得安全系数 2 . 5 4 . 3 0 7S a p S a p : 取 ， 尺 寸 系 数 。 ， nts 第 21 页 螺纹有效应力集中系数 3.99K （因为螺栓材料为 35 号钢，查表得抗拉强度5 4 0 )b Mp 则 2 5 21/ 1 . 5 7 0 . 2 5 1 1 0 / 1 . 5 7 2 6 . 2 1 6 . 9CK F d M p 1211/ 0 . 7 2 0 0 / 3 3 . 9 1 1 . 9/ 1 . 5 7 /t a pt a pS K M pF d S k C所 以 K通过。 5.4 校核球头座上连接螺栓。 拟每个球头座上采用 8 个螺栓，金属垫片 1）计算每个螺栓承受的最大工作载荷 因为每个立柱下为两个液压缸，所以： 31 2 0 0 1 0wFN 35/ 1 2 0 0 1 0 / 8 1 . 5 1 0WF F z N N 2）确定螺栓的公称直径 取螺栓的材料为 35 钢，查表得 13 2 0 , 2 0 0stM p M p 设所用螺栓的公称直径为 10d mm 首先用简化计算法算螺栓直径。 查表得安全系数 , 1.5PS 故简化计算时螺栓的许用拉伸应力为 , 3 2 0 1 . 5 2 1 3p Mp 51 ,1 . 6 6 1 . 6 6 1 . 5 1 03 2 . 1 9213PFd m m 查表得 1 3 2 . 8 2 , 3 . 5 , 3 6d m m p m m d m m 螺 距 满足要求符合原假设 30d m m 故选用 M36 螺栓 nts 第 22 页 3）计算每个螺栓所受的总拉力 0552 , 0 . 2 5 .2 0 2 5 1 . 5 1 0 3 . 3 7 5 1 0CCF K K F KFN 0取 K 则。4）校核最大应力 2m a x 12 5 211 . 6 6 / / 1 . 2 5 2 . 51 . 6 6 / 1 . 6 6 3 . 3 7 5 1 0 / 3 2 . 8 2 5 7 . 8 0sFdF d M p / 1 . 2 5 2 . 5 3 2 0 / 1 . 2 5 2 . 5 2 5 6 1 2 8s Mp : 故最大应力校核通过。 5）校核应力幅 211/ 1 . 5 7 /a c tK F d S a p K 查手册得安全系数 2 . 5 4 . 3 0 7S a p S a p : 取 ， 尺 寸 系 数 。 ， 螺纹有效应力集中系数 3.99K （因为螺栓材料为 35 号钢，查表 得抗拉强度5 4 0 )b Mp 则 2 5 21/ 1 . 5 7 0 . 2 5 1 . 5 1 0 / 1 . 5 7 3 2 . 8 2 9 . 6CK F d M p 1211/ 0 . 7 2 0 0 / 3 3 . 9 1 1 . 9 6/ 1 . 5 7 /t a pt a pS K M pF d S k C所 以 K通过。 6 立柱的设计 6.1 立柱的受力分析 nts 第 23 页 3123121 2 0 0 1 01 2 0 0 1 0N N NF F N 6.2 立柱的设计 取 30 号钢 2 9 5s Mp 因为 / SNA 所以 3 6 3 2/ 1 2 0 0 1 0 / 2 9 5 1 0 1 . 6 6 1 0SA N m m 共四根立柱，取每一个立柱的截面为 6 0 6 0 mm 6.3 立柱的重量 6.3.1 四根立柱，每根重1m3 3 31 5 0 1 0 6 0 1 0 2 0 7 . 8 1 0 4 6 8m K g 6.3.2 根横杆（每面各 12 根），每根重2m3 3 32 7 6 0 1 0 6 0 1 0 2 0 7 . 8 1 0 1 0 . 6 7m K g nts 第 24 页 6.3.3 根加强板，每根重3m3 3 33 2 4 5 0 1 0 3 0 1 0 5 0 7 . 8 1 0 2 8 . 6m K g 所以 1 1 2 34 2 4 2 0 2 7 0 1M M M M K g 6.4 立柱与横梁连接的螺栓校核。 采用 24 个螺栓，金属垫片 1）计算每个螺栓承受的最大工作载荷 因为每个立柱下为两个液压缸，所以： 32 4 0 0 1 0wFN 35/ 2 4 0 0 1 0 / 2 4 1 1 0WF F z N N 2）确定螺栓的公称直径 取螺栓的材料为 35 钢，查表得 13 2 0 , 2 0 0stM p M p 设所用螺栓的公称直径为 30d mm 首先用简化计算法算螺栓直径。 查 表 得 安 全 系 数 , 2PS 故 简 化 计 算 时 螺 栓 的 许 用 拉 伸 应 力 为, 3 2 0 2 1 6 0p Mp 51 ,1 . 6 6 1 . 6 6 1 02 5 . 8 2160PFd m m 查表得 1 2 6 . 2 1 , 3 5 , 3 2d m m p m m d m m 螺 距 满足要求符合 原假设 30d m m 故选用 M32 螺栓 3）计算每个螺栓所受的总拉力 nts 第 25 页 0542 , 0 . 2 5 .2 0 2 5 1 1 0 2 2 . 0 5 1 0CCF K K F KFN 0取 K 则。4）校核最大应力 2m a x 12 5 211 . 6 6 / / 1 . 2 5 2 . 51 . 6 6 / 1 . 6 6 1 1 0 / 2 6 . 2 1 2 3 . 6 8sFdF d M p / 1 . 2 5 2 . 5 3 2 0 / 1 . 2 5 2 . 5 2 5 6 1 2 8s Mp : 故最大应力校核通过。 5）校核应力幅 211/ 1 . 5 7 /a c tK F d S a p K 查手册得安全系数 2 . 5 4 . 3 0 7S a p S a p : 取 ， 尺 寸 系 数 。 ， 螺纹有效应力集中系数 3.99K （因为螺栓材料为 35 号钢，查表得抗拉强度5 4 0 )b Mp 则 2 5 21/ 1 . 5 7 0 . 2 5 1 1 0 / 1 . 5 7 2 6 . 2 1 6 . 9CK F d M p 1211/ 0 . 7 2 0 0 / 3 3 . 9 1 1 . 9/ 1 . 5 7 /t a pt a pS K M pF d S k C所 以 K通过。 7 立柱上盖的焊缝校核 说明： 焊缝应平整，美观，焊缝质量按等级 执行。不应该有虚焊，脱焊及溶渣等缺陷。 焊缝除注明以外，均为双面角焊缝 7 1 加强筋与主板间的焊缝校核 焊缝只受拉力作用，最大压桩力为 31 2 0 0 1 0 N 采用手工电弧焊，本焊缝采用角焊缝 焊缝长度为 nts 第 26 页 l=250mm 厚度为 10mm 根据机械设计手册 6/ 1 . 2 1 0 / 3 2 0 1 0 2 3 6 . 6 7F l M p 因为选用 E5003 型焊条 490 Mp 所以焊缝校核成功。 7 2 主板与支承法兰间的焊缝校 核 焊缝只受拉力作用，最大压桩力为 31 2 0 0 1 0 N 采用手工电弧焊，本焊缝采用角焊缝 焊缝长度为 l=580mm 厚度为 10mm 根据机械设计手册 6/ 1 . 2 1 0 / 5 8 0 1 0 1 2 5 . 8F l M p 因为选用 E5003 型焊条 490 Mp 所以焊缝校核成功。 7 3 槽钢与上下面板之间焊缝的校核 两条焊缝受压力，最大压力为 64 . 8 1 0FN 所以每条焊缝承受的压力为 62 . 4 1 0F 采用手工电弧焊，本焊缝采用角焊缝 焊缝长度为 l=320mm nts 第 27 页 厚度为 10mm 根据机械设计手册 6/ 1 . 2 1 0 / 3 2 0 1 0 1 9 8 . 7F l M p 因为选 用 E5003 型焊条 490 Mp 所以焊缝校核成功。 nts 第 28 页 8.总结与展望 在土木建筑中，桩基础是最常用的基础形式。随着现代建筑业的飞速发展，桩基础已从木桩逐渐发展为钢筋混凝土桩或钢桩。桩基础的施工方法与施工机械也有了巨大的发展。桩的类型大体上可分为两大类：预制桩和就地灌注桩。预制桩有预应力钢筋混凝土方桩、管桩、钢管桩、 H 型钢桩等。主要采用锤击 的方法将其打人土壤中。最早采用的打击方法是坠锤，此后是蒸汽锤。在 20 世纪 50 年代，最大的蒸汽锤为 6t，可用来锤击 550mm 的预应力钢筋混凝土管桩。 20 世纪 60 年代南京长江大桥建设时，使用了 6t 和 8t 的蒸汽锤。随着柴油锤的日臻成熟与推广使用，蒸汽锤已基本被淘汰。近几十年来国外柴油锤与振动桩锤有了长足的发展。目前国内使用的大型进口柴油锤主要有德国德马克、日本三菱和神钢的产品。上海工程机械厂自 1992 年与德马克公司合作生产 D 10 型 10t 柴油锤，将国产柴油锤的级别与质量提到了一个新的高度。与进口柴油锤相比，国产 柴油锤的质量较差，主要反映在活塞环材质及热处理工艺和气缸材质方面，因此国产柴油锤的返修率较高，实际利用率较低。 在武汉大桥建设时期，我国试制了苏制 B型振动桩锤，成为当时激振力最大的振动桩锤。 20 世纪 60 年代，为南京长江大桥 3.6m 预应力混凝土管柱下沉，又研制了大型振动桩锤中 250 型。激振力可达 2500kN。此后许多年，国内振动桩锤的研制工作基本停步不前。近十多年来，由于石油工程及桥梁工程的需要，大型振动桩锤的研制有了新的发展最引人注目的是北京建筑机械综合研究所与浙江振中机械厂联合研制的 DZJ 系列振动桩 锤，这类振动桩锤的最大激振力已达 1800kN，电机功率为 240kw。它们由于采用了偏心力矩液压调整装置，使起动力矩为零，采用星 -三角起动，对电网的冲击很小，深受用户的欢迎。国外振动桩锤主要向液压振动桩锤的方向发展。例如美国的 ICE 系列，德国的 MGF 系列，最大的振锤激振力已达 2500KN，发动机功率为 1100kw。液压振锤由于可以改变振动频率，可使振锤适应桩 -土壤体系的振动频率，使桩与土壤产生共振，加大振幅，使沉桩速度加快。液压振动桩锤是今后大型桩锤的主要发展方向。 用柴油锤和振动桩锤沉桩会产生相当大的噪声， 在城市居民密集区施工时对环境影响极大，目前世界各国都在环保法中规定了噪声污染的限度，限制在城市中心地带使用柴油锤与振动桩锤。为此，近年来液压锤与静压桩机悄然兴起。液压锤从工作原理上说与蒸汽锤大致
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