高频振动锤沉桩机理与工程应用关键技术研究

1. 技术特点

　　通过可靠的高频振动锤沉桩分析技术，解决振动锤设备选型和振动沉桩过程控制参数选择等问题，是保障振动沉桩施工效率、质量和安全的必要且有效手段。课题从振动锤沉桩机理研究出发，考虑土阻力弱化程度与振动加速度幅值的关联性，提出了符合实际沉桩规律的振动沉桩过程模拟计算方法，并构建了从振动锤选型优化到振动沉桩过程预测的全过程振动沉桩分析技术，自主开发了配套的振动沉桩分析程序VDA，并建立了典型振动锤及土层参数库，系统解决了振动锤选型及振动沉桩过程预测分析的难题。同时，提出了采用外部加框的惠更斯电桥封装方式，实现了钢管桩振动沉桩过程不同深度桩身动态应变测试，并通过振动沉桩现场足尺试验验证了振动沉桩分析技术的合理性。

1. 创新点

　　(1)明确了振动沉桩过程砂土颗粒受迫振动以及液化是导致土阻力振动弱化进而实现振动沉桩的原因，振动加速度是决定土阻力振动弱化程度的关键因素。从振动锤沉桩机理出发，系统分析和揭示了锤参数、桩参数、土层参数对振动锤沉桩能力的影响规律。

　　(2)考虑土阻力弱化程度与振动加速度幅值的关联性，分别提出了振动锤选型和振动沉桩参数分析的方法，建立了从振动锤选型优化到振动沉桩过程预测的全过程振动沉桩分析技术，开发了配套的振动沉桩分析程序VDA，并实现实际工程应用。

　　(3)首次采用外部加框的惠更斯电桥封装方式，实现了钢管桩振动沉桩过程不同深度桩身动态应变测试,并通过动态应变时程曲线和幅频曲线实测值与理论计算值的对比,验证了VDA模拟沉桩过程桩身动态响应结果的合理性。