振动沉桩机是建筑及基础工程的重要施工设备,其发展水平直接影响工程施工的质量和效率。振动沉桩机凭借其构造简单、操作方便、施工效率高、应用范围广等独特的性能和优势,已逐渐成为各国研究和发展的重点。目前国内外生产的桩机多以偏心块产生激振力为主,本文所讨论的振动沉拔桩机是通过液压装置来产生周期性激振力的“液压激振式”振动沉拔桩机。本文针对液压振动沉桩机主要开展以下几个方面的研究工作：(1)研究和探讨了沉桩阻力。沉桩阻力由桩端阻力和桩侧阻力两部分构成,通过阐述影响桩端阻力和桩侧阻力的因素以及对这些因素的分析,得出了桩端阻力模型和桩侧阻力模型,并给出了桩端和桩侧阻力的计算公式。在桩端阻力和桩侧阻力公式的基础了,归纳出了沉桩阻力的计算公式。(2)设计了新型的振动转阀。重新设计的耦合转阀改变了以前的垂直直通结构,解决了振动系统和液压系统的耦合问题。在此基础了,建立了液压耦合振动系统的二自由度力学模型,并对振动桩机的一些重要设计参数进行了计算。(3)运用“三化”综合设计法,对液压式振动桩机进行智能化设计。介绍了构成智能控制系统的主要硬件,设计了基于PLC的变频调速负反馈控制程序,通过PLC对变频调速器的负反馈控制,实现了对转阀转速、振动泵转速、沉桩泵转速的控制,从而实现了振动系统的调频控制、调幅控制和沉桩速度控制。振动沉拔桩机工作时,沉拔与夹紧动作交替执行,对沉桩工作过程进行控制,使其能按顺序工作,并对工作参数进行控制。(4)建立了控制系统的数学模型,在此基础上,借助仿真软件MATLAB对控制系统进行仿真,模拟了调速过程,生成仿真曲线。通过对仿真结果进行分析,得出该控制系统系统满足沉桩系统调频要求。可见,振动桩机的设计是一个典型的应用综合设计法进行设计的课题,既包括动力学特性问题和优化设计问题,又涉及智能化设计和可视化设计。