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垂直振动压路机分析(1)  

2014-04-13 20:46:21|  分类: 垂直振动压路机 |  标签: |举报 |字号 订阅

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垂直振动压路机分析——修桥补路者须知

(2014/4/13-稿)

   振动压路机有圆振动压路机、垂直振动压路机之分。其工作原理见图一。

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 图一 圆振动和垂直振动原理图

 1.地基应力基本公式

激振力对地基的作用应力可从楔问题导出,楔顶端荷载问题计算图示如图二左, 极坐标应力如式(1)。从该解答出发,可以导出以后各式。 

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a)楔端力                          b)半平面表面力

图二 简化计算图示

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  垂直振动压路机分析 - liu-xiaoyao - 我的博客时为半平面表面力问题,见图二右,极坐标应力如式(2)。

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圆振动激振力做圆周运动,应力的竖向(x)、横向(y)和剪切(xy)应力分量见式(3),

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垂直振动激振力竖向分量为 垂直振动压路机分析 - liu-xiaoyao - 我的博客 ,应力的竖向(x)、横向(y)和剪切(xy)分量见式(4)

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2.压实效果分析

2.1.计算工况

1)有效压实为激振块处于下半圆,即第一和第四象限,计算β=0~±π/2,共0~20节点;

2)考查地基中距轮地接触点距离 处的应力,计算点θ=0~π/25个节点;

3)圆振动激振力为 ,垂直振动激振力为相对圆周运动的两个激振力各p/2r=0.5m

计算模型见图三,计算结果见图四。

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图三 计算模型

2.2.计算结果分析

图四中蓝线为圆周振动过程,红线为垂直振动过程,

2.2.1.竖向应力分析(图四(a))

1)当θ=0时,圆周振动和竖向振动的过程线重合,也就是说在激振力竖向分力最大位置时,二者对地基压实应力是相同的;

2)当激振块偏离最大位置时,圆周振动过程线向一侧偏移,激振力朝向地基计算点象限时偏大,朝向相反象限时偏小,甚至出现了拉应力;

3)用圆周阵动式(3)和垂直振动式(4)计算出的功积分是相等的,即

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但是,圆周振动在地基中产生拉应力在θ=π/4处接近0.3MPa,大大超过了土的粘聚力c,一般c<0.1MPa,石灰土<0.2MPa,地基被拉裂(松散),见图四、图五;

4)垂直振动在任何情况下,对地基都是压应力,对土基没有不利扰动,见图四、图六,

(5)最大压应力超过了表1的无侧限抗压强度,地基土被压实。一直达到土基有侧限抗压强度达到0.8MPa为止,终止压实,此时土基承载能力为0.8MPa。

2.2.2.横向应力分析(图四(b))

图(b)横向应力表现根为突出,圆周振动越是靠近地表面,横向拉应力越大,高达0.8MPa,致使表面松散。垂直振动横向均为数值较小的压应力,所以无松散现象。

2.3.结论

    圆振动压路机在压实过程中对地基有不利的扰动,导致地基松散,浪费了压实功,压实效率下降,以至于影响压实效果。垂直振动压路机对地基的作用一直是压应力,对地基没有不利扰动,压实效率高,以至于压实深度更大。

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(a)   压实过程竖向应力σx

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b) 压实过程横向应力σy

图四 压实过程应力图

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 图五 圆振动压路机压实后地基表面开裂

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 图六 垂直振动压路机压实后地基表面紧密
表1 静压土样试验值
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