液压振动桩锤是一种以油压力为驱动力产生偏心激振、强迫桩土振动,使沙土液化以实现轻松沉桩的新型环保型桩工机械。国内振动桩锤设计理论很落后,也没有自己成熟的产品;国外液压振动锤问世已有二十多年历史,产品相对成熟,但对沉桩理论、尤其对沉桩阻力研究还远远不够。国内外液压振动桩锤产品存在着这样的共同问题:一方面,目前各种液压振动桩锤液压控制技术水平低下,功能普遍比较简单,另一方面,调频调矩机构复杂,导致机械故障率普遍较高,制约了设备向高性能的发展。 本文在研究振动沉桩过程地质特性的基础上,深入研究了桩—土作用机理,形成了一种面向地基土的液压振动桩锤研究设计新方法,提出新型四轴振动锤结构,其调矩机构不需齿轮传动,针对这种新型机构,研究了新型机电液控制方案,研究设计了频率调节控制、在线辩识近共振频率实现近共振沉桩及相位差在线调节实现偏心矩柔性调节的控制系统,并且深入研究了这种新型四轴惯性振动机的同步特性,完成了较系统的调频调矩动力学及其控制的研究与设计。论文进行了大量的仿真研究,针对局部问题进行了现场实验研究。论文主要研究内容如下: 论文首先研究了沉桩过程地质特性和土的阻力问题。在研究对比静载荷、非液化低振幅振动载荷和振动液化载荷这三种情况下的地质特性基础上,借助于动力地基刚度经验算法、土动力学对土的应力—