打桩振动监测报告

关键词： 发电机组 轴承 振动 监测

打桩振动监测报告（精选3篇）

篇1：打桩振动监测报告

浅析打桩振动效应在工程中的应用

对住宅楼打桩振动效应进行了测试,测试由打桩因素引起地面质点的振动速度(或加速度)及其振动关系随震源距加大的`衰减关系,进而评价打桩振动效应对周边建筑物的影响情况,以便给今后在类似施工方式、类似场地条件下工程施工提供参考.

作 者：李文巧 邹海宁 陈有顺 李世中 LI Wenqiao ZOU Haining CHEN Youshun LI Shizhong 作者单位：李文巧,邹海宁,陈有顺,LI Wenqiao,ZOU Haining,CHEN Youshun(青海省地震局,青海,西宁,810001)

李世中,LI Shizhong(宁夏回族自治区地震局,宁夏,银川,750001)

刊 名：高原地震英文刊名：PLATEAU EARTHQUAKE RESEARCH年，卷(期)：21(1)分类号：P315.9关键词：振动效应 衰减关系 测试 评价

篇2：振动打桩机施工影响的简化分析

1. 打桩机与土体振动分析

1.1 沉桩分析

振动打桩机的理论分析一般采用前苏联巴尔坎教授提出的单自由度振动理论[1]。振动打桩机工作时, 把桩看作一个均质刚体, 土壤为其弹性支撑。桩与土壤组成一个单自由度的振动体系[2]。根据动力学基本定律, 可列出微分方程:

式中:m—振动体系总质量, 为振动打桩机质量及桩质量之和;c—土壤变形系数;r—土壤黏滞阻尼系数;P0—打桩机激振力:P0=m0ω2e;ω—激振频率;m0—激振器质量;e—激振器偏心距。

则式 (1) 为:

式 (2) 通解为:

幅频特性曲线, 见图1[2]。

分析幅频特性曲线可看出: (1) 当Z>>1 (ω>>ωn) 时振幅A趋近于一定值A0。A=A0=m0e/m, 说明振动体的振幅这时不因外界条件的变化而增减。即当振动体的自振频率ωn或阻力系数r改变时, A基本保持稳定不变, 在设计振动打桩机时一般选择较高的振动频率ω。 (2) Z=1 (ω=ωn) 时, A/A0=1/ (2 v) , 表明振动体振幅受到黏滞阻尼的限制。当阻尼很小时, AA0, 即产生共振。共振时振动器的偏心力矩m0e不变, 但振幅A增大是振动打桩机所希望的。但这时振幅不稳定, 当外界条件变化时, 振幅将锐减。所以选择共振工况沉桩振动打桩机的参数确定比较困难。

静止于土里的桩, 与土之间存在静摩擦力, 如果对桩给以强迫振动, 则桩在强迫振动力作用下会引起一种固定不变的稳态振动, 这种协调振动传播给和桩接触的土壤粒子, 使土壤的抗剪强度降低, 产生剪切和相对位移等复杂变形。振动使土壤静摩擦力急剧下降。用系数μ表示静摩擦力T与下降后摩擦力Tv的比值, μ主要由振动加速度的大小支配[2], 试验表明:随着振动加速度的增加, 桩周、桩端的土壤产生假液化现象, 此时桩的前端阻力和侧面摩擦阻力减少得非常显著。用η来表示振动加速度与重力加速度之比:η=a/g。当桩处于静态时 (η=0) , 桩阻力有一极大值Tm a x, 随着振动加速度a的增大, 阻力T减至最小Tm i n, 但阻力并不随加速度的增加而趋近于零, 而是趋近某一极限值。可用下式表示出极限静摩擦力Tmax和极限动摩擦力Tv m i n的关系:

式中β为振动影响系数, 一般钢桩β取0.52。从上式可看出, 要减小阻力就要增大η, 但当x=ηβ=5时, e-x也只有7/1000。所以, 无限度地增大η并不能带来更多的好处。一般η取1 0左右, 即振动加速度取10 g左右, 就能满足沉桩需要, 振动打桩机中加速度不是其基本参数。由αm a x=Aω2可知:加大频率ω比加大振幅A更容易获得大的振动加速度, 振动打桩机的基本参数是频率ω和振幅A。由幅频特性分析可知振动体的振幅一般不因外界条件变化而增减, 所以振动打桩机的实际工作振幅都不大于10mm, 振动打桩机的最基本参数是频率ω。

前面分析是基于振动体系质量m=m打桩机+m桩为定值的结论, 当振动体的质量不足, 需要增加配重或加压, 但此时振幅及振动加速度会减小, 使阻力Tv有所增大。选择振动打桩机的频率时要结合桩锤重量、类型与桩锤阻力即土质条件综合考虑。

1.2 土体振动分析

在打桩的过程中, 由于桩与土壤之间有一定的摩擦力, 所以带动了桩周边土壤一起振动, 应根据不同的土壤固有频率和阻力大小, 对振动桩锤作相应的频率和力矩调整, 以接近土壤频率, 使沉桩阻力最小, 功率利用系数最高[3]。

各种振动桩锤激振力所引起的土粒振动速度实验曲线图2[4]所示。由该图可知, 振动打桩机对桩周围土纵向振动的明显影响范围约在16m内。如假定土是各向同性的, 比照垂直集中力作用在半无限空间体上应力扩散规律, 则振动打桩机对桩周围土纵向振动的水平明显影响范围也约在16m内。

普通振动锤在启动和关闭振动桩锤时, 由前面幅频特性分析可知:会出现共振区;遇到硬固地层时, 沉桩阻力增大, 偏心块的转速和桩锤振动频率降低, 也会造成较强烈振动。因此, 普通振动桩锤在启动、关闭及穿过硬固地层时, 其激振力往往对周围环境产生最大的土粒振动速度, 传至地面的振动较大, 对临近施工现场的建筑物结构有一定影响。

变频变矩振动桩锤在达到设计转速之后才开始振动, 在关闭振动桩锤及偏心块转速下降之前先减小偏心力矩和振幅, 从而消除了通过共振区时出现的有害振动传至桩架及土壤, 更不会在穿过硬固地层时产生强烈的低频振动。在城市施工时, 只要适当调整振动桩锤的偏心力矩, 操作人员便可将振幅降至沉桩所需的最低水平, 以限制传至周围区域的最大土粒振动速度, 消除对临近施工现场建筑物结构的影响。

2. 振动对邻近房屋影响的简化分析

一般情况下, 合理分析振动打桩机对邻近房屋建筑影响的方法应采用反应谱法或位移法[5], 但这两种方法都要进行现场实测工作 (前者要实测加速度谱, 后者要实测上部结构水平位移或加速度谱) , 再通过对实测过程的数据处理及一定的结构计算, 才能作出影响评判, 对房屋检测鉴定来说略显复杂。将本节分析与前节分析结合起来, 对大多数多层建筑可采用下述简化法, 只有简化法不能作出判断时, 才采用反应谱法或位移法。

2.1 距离与邻近房屋结构侧移计算简化法

如果鉴定房屋结构的建筑、结构设计, 施工记录和竣工资料齐全, 则可通过这些资料计算结构每层的重力荷载代表值, 每层取一个质点, 将每层的重力荷载代表值当作水平力作用在每层的质点处, 用结构力学方法求出结构的顶点假想侧移。

已经建立了很多该假想的结构顶点侧移与结构自振周期间的关系式, 可用侧移与结构自振周期间的半理论半经验公式:, 再由ω1=2π/T1计算结构的自振频率, 将结构的计算自振频率与振动打桩机的工作频率进行对比, 如振动打桩机的施工不引起房屋结构的共振, 房屋结构离开振动打桩机的施工场地有16m以上, 特别是对于变频变矩振动桩锤的振动打桩机, 则可判定振动打桩机的施工不会对正常使用、结构良好的房屋产生有害影响。

2.2 距离与邻近房屋结构实测自振频率简化法

现场实测鉴定房屋结构的自振频率, 同2.1一样, 将结构的实测自振频率与振动打桩机的工作频率进行对比, 可作出判断。

2.3 距离与邻近房屋结构侧移目测简化法

就大多数多层建筑而言, 结构侧移受结构自振频率的影响并不十分敏感, 施工时结构振动顶点侧移在10mm以上, 人们是能目测估读出来的, 将估测结构振动顶点侧移当作每层的重力荷载代表值作为水平力作用在每层的质点处时产生的假想结构顶点侧移, 因而可以同2.1一样, 计算结构的自振频率, 将估测顶点侧移计算的结构自振频率与振动打桩机的工作频率进行对比, 可作出判断。

3. 结论

通过对振动打桩机系统和土体振动分析, 建议了振动打桩机施工影响分析的三种简化方法。可以得出如下结论:

(1) 振动打桩机的基本参数是频率ω和振幅A。振动打桩机的实际工作振幅都不大于10mm, 振动打桩机的最基本参数是频率ω。

(2) 国内电动机驱动的振动桩锤转速多选择在800～1500r/min范围内, 激振频率ω在80～160s-1之间, 振动桩机对桩周围土纵向振动的明显影响范围约在16m内, 振动打桩机对桩周围土纵向振动的水平明显影响范围也约在16m内。

(3) 大多数多层建筑由于结构自振周期短, 结构的自振频率大, 很难与施工时的振动打桩机形成共振, 一般在设计桩基础时, 建筑场地离邻近房屋20m以上才设计采用振动打桩机施工, 因而大多数情况下可采用以距离和房屋自振频率为主要参数的简化法判断振动打桩机施工对邻近房屋的影响, 只有简化法不能作出判断时, 才采用反应谱法或位移法。

摘要：通过对振动打桩机系统和土体振动分析, 指出了振动打桩机施工对邻近房屋建筑影响的主要参数, 提出了振动打桩机施工对邻近房屋建筑影响分析的三种简化方法。

关键词：振动打桩机,施工影响,房屋建筑

参考文献

[1]杨振中.小型振动冲击式打桩机冲击点优化及计算机仿真.水利学报.1999, 8:72-76.

[2]贾武学.振动打桩机沉桩的理论计算。机械研究与应用.1999, 9:20-22.

[3]蔡绍琚.液压控制式变频变矩高频振动桩锤。建筑机械.1998 (12) :19-21。

篇3：直升机振动监测分析

【关键词】直升机；震动；HUMS；EC225

1.直升机振动形式

由于直升机设计及工作特性，转动部件很多，不可避免地存在振动。振动来自各种活动件，桨叶、传动机构、发动机、这些振动对机体结构产生应力，缩短部件的使用寿命，影响直升机的舒适程度，对安全威胁很大.本文主要分析来自于主桨及尾桨振动。

振动为一种快速的振荡运动。这样的振荡运动可以表述为：如左下图振动曲线，位移或振幅、频率。直升机描述旋翼系统中的振动水平，常用振动频率与旋翼旋转速率相比较。每圈一振：在旋翼旋转一周发生振动5个循环，也就是5R振动或者比率为5：1。

现代直升机通常使用了震动监控系统，可以采集到整机不同部位震动的频谱。这对于分析全机震动很直观。如右上图，可以在不同的震动频率看到振幅大小，不同频率通常指向不同的部件，震动值的突变，常可以发现部件的功能损伤失效。

2.引起振动的原因

转动部件的振动频率一般与部件的转动速度有关，而直升机上部件的转动速度各不相同，因此振动频率是识别振动来源主要指标。振动按频率一般分三类：低频振动，主要来自于主桨系统，中频振动，主要来自于尾桨系统，高频振动，主要来自于发动机和高速传动轴，一些固定频率的震动也指向特定转动附件。根据振动的幅度大小，再辅助以转动速度、飞行速度等其他因素，可以准确地找到振动的原因。

2.1低频振动

对各种主桨系统来说，最常见的振动原因是桨叶锥体偏差。锥体是指直升机所有桨叶叶尖转动轨迹都在一个平面内，首先应该在地面进行桨叶锥体的检查，合格后，再进行悬停状态的检查。一般振动可以分为两种形式：

垂直振动：是由于桨叶产生的升力不相等，即主桨锥体超标而引起，与飞行速度有直接关系，飞行速度越大，振动越大。如果振动发生在低速状态下可以通过调节变距拉杆长度来减小振动；如果振动发生在高速度状态下，调节桨叶调整片角度来减小振动值。频率匹配器失效也可产生意外震动。

横向振动：因主桨系统平衡超标而引起，与主桨转速有直接关系。如果振动随着旋翼转速的增大而增加，是展向平衡超标，应该在轻的一端加配重，通常有重量平衡片或铅沙。如果振动随着转速减小而增大，是弦向平衡超标引起桨叶后掠过大。频率匹配器设定及相位不正确，也会产生横向震动。

2.2中频振动

尾桨转速高，中频振动一般由尾桨引起。尾桨出现缺陷，中频振动值很可能超标。以下列举一些常见起因： 尾桨组件不平衡、尾减速器传动轴同轴度偏离设计值、 水平安定面连接点松动、 减速箱齿轮磨损。

2.3高频振动

高频振动是由高速运转部件产生，如发动机，有一些传动部件的转速与发动机相同，如：自由轮、飞轮机构、连接发动机与主减速箱的输入轴，进行高频振动分析时，这些部件也应被考虑为潜在起因。

3.主桨锥体校正

“打锥体”的定义就是尽量使所有主桨叶片翼尖轨迹在转动中处于同一平面上的过程。

锥体调整可以采用以下两种方法中的一种，或者同时两种：

地面锥体调整一般是通过调整变距杆的长度来实现。通常情况下的做法是将飞行控制系统以及变距杆恢复到其基准状态下，重新进行锥体检查。维护手册中通常会给出每个变距杆调整量相对于翼尖轨迹的移动变化量。调整量的单位通常为“圈“，维护手册还会注明变距杆伸长或缩短的最大允许长度。如下图欧直EC225飞机旋翼给出的固定Δi值，就是转动变距拉杆i/10圈，调整翼尖轨迹的同时还有调整了桨叶的攻角。经过这个粗调，翼尖旋转轨迹基本在同一平面了。

飞行锥体通常通过调整固定安装的调整片来实现，进行微小的锥体调整。主桨叶通常会有6到9片调整片，有二片是用来进行飞行锥体调整的，其它的都是不可调的，保持出厂时设定的状态。维护手册中会给出调整片的最大允许调整量，如EC225直升机最大调整量是正负7度。下图所示，左面的桨叶当将调整片向下扳动调整后，将会使桨叶迎角变大；右面的桨叶当将调整片向上扳动调整后，桨叶迎角变小。

桨叶后缘调整片

使用“弯板器”和量角器对调整片进行调整。弯板器必须与需要进行调整的调整片尺寸长度是一致的，这样调整时整个调整片都被扳动，而不会造成变形或裂纹。

4.尾桨叶锥体校正

应用于主桨叶锥体检查中的方法也可以应用于尾桨叶锥体检查中。尾桨叶片一般没有桨叶后缘调整片，锥体调整一般通过改变变距杆长度来实现，通过调整置于偏心的重量调整片，也能达到一定效果。

5.机载震动监控系统

大型现代直升机加装了直升机应用及监控系统（HUMS）。该系统是用来监控一些影响飞行安全的参数。其中的一部分就是探测及记录桨叶、传动机构和机体的振动水平。

图示欧直EC225，有多达23个加速度计来探测传动机构振动的幅度，频率，方向。3个探测主桨；2探测尾桨，4个探测发动机上，另外有11个探测机体振动，主要探测各个减速器、传动轴、滑油散热风扇轴的震动。

飞行后的报告对分析振动很必要，数据通常包含（下转第186页）（上接第142页）振动出现位置、振动的频率、幅度、发生的阶段、飞行速度等、有无直接后果等。下载机载CMDR上的数据至地面站分析，可以看到振动水平，与设定的阈值比较，常可以发现潜在的故障，可以大大节省排故时间，提高直升机维护的质量。如上图0.25ips黄色的提示阈值，0.35ips的红色警告阈值。一旦震动指标跨越了红色警告区，必须仔细检查飞机，判断出失效部件，进行必要的维修处理。 [科]

【参考文献】

[1]EUrocopterEC225MMAR24，2013，8.

[2]M‘ARMSEurocopter training services，2011，26.