垂直振動(dòng)壓路機(jī)分析

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1、垂直振動(dòng)壓路機(jī)分析 垂直振動(dòng)壓路機(jī)分析（1） 振動(dòng)壓路機(jī)有圓振動(dòng)壓路機(jī)、垂直振動(dòng)壓路機(jī)之分。其工作原理見圖一。 圖一 圓振動(dòng)和垂直振動(dòng)原理圖 1．地基應(yīng)力基本公式 激振力對地基的作用應(yīng)力可從楔問題導(dǎo)出，楔頂端荷載問題計(jì)算圖示如圖二左， 極坐標(biāo)應(yīng)力如式（1）。從該解答出發(fā)，可以導(dǎo)出以后各式。 （a）楔端力 （b）半平面表面力 圖二 簡化計(jì)算圖示 當(dāng)時(shí)為半平面表面力問題，見圖二右，極坐標(biāo)應(yīng)力如式（2）。 圓振動(dòng)激振力做圓周運(yùn)動(dòng)，應(yīng)力的豎向（x）、橫向（y）和剪切（xy）應(yīng)力分量見式（3）， 垂直振動(dòng)激振力豎向分量為，，應(yīng)力的豎向（x）、橫向（

2、y）和剪切（xy）分量見式(4)， 2．壓實(shí)效果分析 2.1．計(jì)算工況 （1）有效壓實(shí)為激振塊處于下半圓，即第一和第四象限，計(jì)算β=0~π/2，共0~20節(jié)點(diǎn)； （2）考查地基中距輪地接觸點(diǎn)距離處的應(yīng)力，計(jì)算點(diǎn)θ=0~π/2共5個(gè)節(jié)點(diǎn)； （3）圓振動(dòng)激振力為，垂直振動(dòng)激振力為相對圓周運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)激振力各p/2，r=0.5m； 計(jì)算模型見圖三，計(jì)算結(jié)果見圖四。 圖三 計(jì)算模型 2.2．計(jì)算結(jié)果分析 圖四中藍(lán)線為圓周振動(dòng)過程，紅線為垂直振動(dòng)過程， 2.2.1．豎向應(yīng)力分析（圖四（a）） （1）當(dāng)θ=0時(shí)，圓周振動(dòng)和豎向振動(dòng)的過程線重合，也就是說在激振力豎向分力最

3、大位置時(shí)，二者對地基壓實(shí)應(yīng)力是相同的； （2）當(dāng)激振塊偏離最大位置時(shí)，圓周振動(dòng)過程線向一側(cè)偏移，激振力朝向地基計(jì)算點(diǎn)象限時(shí)偏大，朝向相反象限時(shí)偏小，甚至出現(xiàn)了拉應(yīng)力； （3）用圓周陣動(dòng)式（3）和垂直振動(dòng)式（4）計(jì)算出的功積分是相等的，即 但是，圓周振動(dòng)在地基中產(chǎn)生拉應(yīng)力在θ=π/4處接近0.3MPa，大大超過了土的粘聚力c，一般c<0.1MPa，石灰土<0.2MPa，地基被拉裂（松散），見圖四、圖五； （4）垂直振動(dòng)在任何情況下，對地基都是壓應(yīng)力，對土基沒有不利擾動(dòng)，見圖四、圖六， （5）最大壓應(yīng)力超過了表1的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，地基土被壓實(shí)。一直達(dá)到土基有側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到0.8

4、MPa為止，終止壓實(shí)，此時(shí)土基承載能力為0.8MPa。 2.2.2．橫向應(yīng)力分析（圖四（b）） 圖（b）橫向應(yīng)力表現(xiàn)根為突出，圓周振動(dòng)越是靠近地表面，橫向拉應(yīng)力越大，高達(dá)0.8MPa，致使表面松散。垂直振動(dòng)橫向均為數(shù)值較小的壓應(yīng)力，所以無松散現(xiàn)象。 2.3．結(jié)論 圓振動(dòng)壓路機(jī)在壓實(shí)過程中對地基有不利的擾動(dòng)，導(dǎo)致地基松散，浪費(fèi)了壓實(shí)功，壓實(shí)效率下降，以至于影響壓實(shí)效果。垂直振動(dòng)壓路機(jī)對地基的作用一直是壓應(yīng)力，對地基沒有不利擾動(dòng)，壓實(shí)效率高，以至于壓實(shí)深度更大。 （a）壓實(shí)過程豎向應(yīng)力σx圖 （b） 壓實(shí)過程橫向應(yīng)力σy圖 圖四 壓實(shí)過程應(yīng)力圖 圖五 圓振動(dòng)壓路

5、機(jī)壓實(shí)后地基表面開裂 圖六垂直振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)后地基表面緊密 表1 靜壓土樣試驗(yàn)值 垂直振動(dòng)壓路機(jī)分析（2） 在博文<垂直振動(dòng)壓路機(jī)分析（1）〉之中從地基應(yīng)力動(dòng)態(tài)分布的觀點(diǎn)討論了垂直振動(dòng)壓路機(jī)的工作效率，本文試圖統(tǒng)計(jì)垂直、圓周振動(dòng)壓路機(jī)的功率、工作質(zhì)量、激振力之間的關(guān)系，以資比較。 收集樣本83個(gè)，其中圓振動(dòng)壓路機(jī)72種，垂直振動(dòng)壓路機(jī)11種，垂直振動(dòng)壓路機(jī)中有國外5種、國內(nèi)6種，統(tǒng)計(jì)圖如文末附圖。 結(jié)論： （1）除極少數(shù)樣本以外，絕大多數(shù)樣本線性統(tǒng)計(jì)規(guī)律良好； （2）圓振動(dòng)壓路機(jī)、垂直振動(dòng)壓路機(jī)都在同一線性分布之中； （3）圓振動(dòng)壓路機(jī)、垂直振動(dòng)壓路機(jī)的功率、工作質(zhì)量

6、、激振力屬于同一規(guī)律范疇； （4）從圖1中可見，10-14噸的小噸位的垂直振動(dòng)壓路機(jī)最大激振力較圓振動(dòng)壓路機(jī)高；18-22噸的中等噸位的垂直振動(dòng)壓路機(jī)激振力處于平均水平；大噸位壓路機(jī)樣本較少，但趨勢是明顯的； （5）從圖2中可見，振動(dòng)壓路機(jī)較小的功率可以獲得較大的激振力，但是隨著功率提高效果不明顯；圖中的特殊情況，是采用了高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)； （6）從圖3中無法區(qū)分兩種振動(dòng)方式的區(qū)別； （7）可見，垂直振動(dòng)壓路機(jī)的優(yōu)點(diǎn)還是在于對橫向振動(dòng)的平衡技術(shù)，見[1]。 參考資料： [1]垂直振動(dòng)壓路機(jī)分析（1） 附 圖： 圖1 圖2 圖3 垂直振動(dòng)壓路機(jī)分

7、析（3） 由《安徽省公路學(xué)會(huì)筑路機(jī)械專業(yè)委員會(huì)》發(fā)起，《安徽省交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院》和《合肥永安綠地工程機(jī)械有限公司》實(shí)施的“垂直振動(dòng)壓路機(jī)與圓振動(dòng)壓路機(jī)調(diào)研和實(shí)驗(yàn)研究”得到了一些有益的結(jié)果，博主看到這些結(jié)果后匯總得到下表，并建議增列入“垂直振動(dòng)壓路機(jī)施工技術(shù)規(guī)程”（安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)）。因掌握得資料不全，尚不知是否準(zhǔn)確，且記錄留存?zhèn)洳椤? 垂直振動(dòng)壓路機(jī)與圓振動(dòng)壓路機(jī)調(diào)研實(shí)驗(yàn)工程對照表 注：1.壓實(shí)遍數(shù)欄中，“*”低頻高幅振動(dòng)壓實(shí)、“**”高頻底幅振動(dòng)壓實(shí)； 2．壓實(shí)遍數(shù)和速度欄中，“—”系缺少記錄數(shù)據(jù)； 3．垂直振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)后，前進(jìn)方向無擁土、表面基本平整，只需利用該機(jī)靜壓功能收光，不需再配置大噸位靜壓路機(jī)壓實(shí)。參見：垂直振動(dòng)壓路機(jī)分析（1）