1、第六章第六章动力机械基础设计动力机械基础设计第一节第一节 概述概述n一、动力机械一、动力机械n运转时产生较大运转时产生较大不平衡惯性力不平衡惯性力的机械。的机械。n动力机器基础与其他结构物基础的主要区别，动力机器基础与其他结构物基础的主要区别，在于基础上部作用有由机器传来的在于基础上部作用有由机器传来的动力动力( (一般称一般称扰力扰力) )，这种动力可以是，这种动力可以是瞬态的冲击瞬态的冲击( (如锻锤或如锻锤或落锤基础落锤基础) )，也可以是，也可以是稳态的正弦波稳态的正弦波激励。这种激励。这种激励会引起基础本身的振动，甚至影响到周围激励会引起基础本身的振动，甚至影响到周围建筑物的振动。建
2、筑物的振动。n我国目前的规范，对某些机器的基础我国目前的规范，对某些机器的基础不考虑动不考虑动力效应，即将动力荷载转换为等效的静荷载，力效应，即将动力荷载转换为等效的静荷载，不再予以动力计算不再予以动力计算，如一般的机床等。，如一般的机床等。n动力机器基础的设计和建造是建动力机器基础的设计和建造是建筑工程中一项复杂的课题，其特筑工程中一项复杂的课题，其特点首先取决于机器对基础的作用点首先取决于机器对基础的作用特征。在机器基础中，动荷载在特征。在机器基础中，动荷载在很长的时间内重复作用，除了确很长的时间内重复作用，除了确定定机器一基础一土系统的自振频机器一基础一土系统的自振频率率外，外，机器在工
3、作时的振幅机器在工作时的振幅是机是机器设计时要决定的最重要的参数。器设计时要决定的最重要的参数。n目前规范规定的需要进行动力计算目前规范规定的需要进行动力计算的基础，其设计要求是使基础由于的基础，其设计要求是使基础由于动荷载而引起的动荷载而引起的振动幅值振动幅值，不超过，不超过某一极限值，即规范所规定的最大某一极限值，即规范所规定的最大允许值。允许值。n这个限值主要取决于：保证这个限值主要取决于：保证机器的机器的正常运转正常运转，以及由于基础振动波通，以及由于基础振动波通过土体的传播，对附近的人员、仪过土体的传播，对附近的人员、仪器设备及建筑物器设备及建筑物不产生有害的影响不产生有害的影响。n
4、二、动力机器的分类二、动力机器的分类n1 1周期性作用的机械周期性作用的机械n（1 1）往复运动往复运动的机械：活塞式压缩机、的机械：活塞式压缩机、柴油机及破碎机等柴油机及破碎机等n平衡性差平衡性差n振幅大振幅大n引起临近建筑引起临近建筑共振共振n分析这类机器基础时，不平衡力可按分析这类机器基础时，不平衡力可按正弦波正弦波变化变化活塞式压缩机活塞式压缩机活塞式液化气压缩机活塞式液化气压缩机柴油机柴油机柴油机柴油机n（2 2）旋转运动旋转运动的机械：电机、的机械：电机、汽轮机组、风机等汽轮机组、风机等n平衡性好平衡性好n振幅小振幅小n频率高频率高汽轮发电机组汽轮发电机组汽轮机核电站汽轮机核电站n
5、2 2间歇性间歇性作用或作用或冲击冲击作用的机作用的机械：锻锤、落锤等，工作速度械：锻锤、落锤等，工作速度通常为每分钟通常为每分钟6060150150锤，动荷锤，动荷载在很短时间内达到其峰值，载在很短时间内达到其峰值，然后消失。然后消失。n冲击力大冲击力大n无节奏无节奏自由锻锤自由锻锤自由锻锤自由锻锤模锻锤模锻锤模锻锤模锻锤n三、动力机器基础的分类三、动力机器基础的分类n1 1、实体式、实体式：n为刚度很大的为刚度很大的钢筋混凝土块钢筋混凝土块体基础，应用体基础，应用最广。最广。n此类基础本身此类基础本身刚度大刚度大，振动振动主要主要由由地基弹性变形地基弹性变形引起，所以基础引起，所以基础被看
6、做刚体，振动幅值主要由地被看做刚体，振动幅值主要由地基的刚度基的刚度( (地基基床系数地基基床系数) )所控制。所控制。n在设计时，地基刚度系数确定的在设计时，地基刚度系数确定的正确与否，对基础的振动影响很正确与否，对基础的振动影响很大。大。n因为它的设计、施工都较简便，因为它的设计、施工都较简便，适合于多种机器基础。曲柄连杆适合于多种机器基础。曲柄连杆类类( (活塞式压缩机等活塞式压缩机等) )、旋转式、旋转式( (汽轮机，发电机等汽轮机，发电机等) )机器、滚筒机器、滚筒式式( (磨机，回转窑等磨机，回转窑等) )机器、冲击机器、冲击( (锻锤，落锤等锻锤，落锤等) )机器等。机器等。n框
7、架式基础由框架式基础由底板、底板、柱子和顶板柱子和顶板( (包括顶包括顶板、纵横梁板、纵横梁) )系统构系统构成。成。n汽轮机、发电机等汽轮机、发电机等机器常用这种形式，机器常用这种形式，柱子之间的空间为柱子之间的空间为附属设备等利用。附属设备等利用。2 2、框架式、框架式( (构架构架) )基础基础n框架式基础的框架式基础的振动振动由两部分组成由两部分组成n一是一是地基弹性变形地基弹性变形引起的振动；引起的振动；n二是二是基础本身构架基础本身构架( (板、梁、杆系板、梁、杆系统统) )变形变形引起的振动。引起的振动。n因此在设计时不仅要控制地基的刚因此在设计时不仅要控制地基的刚度，还需要使框
8、架有合理的刚度。度，还需要使框架有合理的刚度。n墙式基础以横墙代墙式基础以横墙代替框架式基础的横替框架式基础的横向框架，因而向框架，因而刚度刚度较框架式基础为大。较框架式基础为大。n例如破碎机基础多例如破碎机基础多采用墙式采用墙式( (在动力在动力计算中有时可按实计算中有时可按实体式体式) )，两墙之间，两墙之间的空间设置运输皮的空间设置运输皮带或漏斗，以运走带或漏斗，以运走破碎后的矿石。破碎后的矿石。n3 3、墙式基础、墙式基础n设计此类基础时，设计此类基础时，如墙高不超过如墙高不超过墙厚的墙厚的4 4倍，可近似地认为基础是倍，可近似地认为基础是刚体，按实体式基础计算刚体，按实体式基础计算；
9、n如墙高超过墙厚的如墙高超过墙厚的4 4倍时，则基础倍时，则基础本身刚度不足，变形较大，则应本身刚度不足，变形较大，则应按框架式基础计算，即同时考虑按框架式基础计算，即同时考虑地基及基础的弹性变形地基及基础的弹性变形。n基础中均预留有安装和操作机器基础中均预留有安装和操作机器所必需的沟槽和孔洞。所必需的沟槽和孔洞。n四、动力机器基础设计应满足的要求四、动力机器基础设计应满足的要求n机器基础设计有别于一般房屋基础设计，机器基础设计有别于一般房屋基础设计，在于前者除承受自身及机器重量等静载在于前者除承受自身及机器重量等静载外，还须承受机器运转时的动力效应。外，还须承受机器运转时的动力效应。因此在设
10、计上，除满足一般静力平衡及因此在设计上，除满足一般静力平衡及强度要求外，还具有以下特殊要求：强度要求外，还具有以下特殊要求：n1 1、保持机器与基础的、保持机器与基础的动稳定动稳定，亦即不，亦即不使机器与基础在运转时发生使机器与基础在运转时发生共振共振现象。现象。这一点可以通过计算这一点可以通过计算基础的自振频率来基础的自振频率来控制控制。n2 2、不使地面、不使地面振动传播太广振动传播太广，以致，以致影响邻近环境。这一点可以通过计影响邻近环境。这一点可以通过计算地面振幅并采取算地面振幅并采取隔振措施来控制隔振措施来控制。n3 3、不使基础自身的振幅超过机器、不使基础自身的振幅超过机器正常运转
11、所正常运转所容许的振幅容许的振幅。这一点可。这一点可以通过以通过计算基础振幅来控制计算基础振幅来控制。n4 4、对某些精密机器，还必须通过、对某些精密机器，还必须通过隔振措施以保证外界振动不干扰隔振措施以保证外界振动不干扰机器的正常工作机器的正常工作。n因此，设计机器基础时，除对基因此，设计机器基础时，除对基础进行础进行静载下静载下的设计外，还须对的设计外，还须对基础在基础在动力效应下动力效应下的反应进行分的反应进行分析。析。第二节第二节 振动对地基的影响振动对地基的影响及机械基础的设计步骤及机械基础的设计步骤n一、振动对地基的影响一、振动对地基的影响n1 1、振动对土性质的影响、振动对土性质
12、的影响n（1)1)振动对土抗剪强度的影响振动对土抗剪强度的影响n振动越强烈土的抗剪强度降低越多。振动越强烈土的抗剪强度降低越多。n随着粘聚力的增加，振动对土的力学性随着粘聚力的增加，振动对土的力学性质的影响减小，但振动对灵敏度较高的质的影响减小，但振动对灵敏度较高的土影响较大。土影响较大。不同频率下干砂的内摩擦角与的振幅关系曲线不同频率下干砂的内摩擦角与的振幅关系曲线干砂的内摩擦角随振幅的增大而减小干砂的内摩擦角随振幅的增大而减小干砂的内摩擦角随频率的增大而减小干砂的内摩擦角随频率的增大而减小不同频率下干砂的振幅加速度与内摩擦角的关系曲线不同频率下干砂的振幅加速度与内摩擦角的关系曲线干砂的内摩
13、擦角随振动加速度的增大而减小干砂的内摩擦角随振动加速度的增大而减小粘性土的振幅加速度与抗剪强度比的关系曲线粘性土的振幅加速度与抗剪强度比的关系曲线粘性土的抗剪强度随振动加速度的增大而减小粘性土的抗剪强度随振动加速度的增大而减小n（2)2)振动对土压缩的影响振动对土压缩的影响n随着法向压力的增大，土的振动压密随着法向压力的增大，土的振动压密程度减小。程度减小。n地基沉降比只有静载作用时大：增加地基沉降比只有静载作用时大：增加了振动附加沉降。了振动附加沉降。n附加沉降产生的条件：振动加速度大附加沉降产生的条件：振动加速度大于于0.2g0.2g0.3g0.3g。n附加沉降随振动加速度的增大而增大。附
14、加沉降随振动加速度的增大而增大。2 2、振动作用下地基的承载力、振动作用下地基的承载力n在静载下地基承载力或单桩承载力特在静载下地基承载力或单桩承载力特征值基础上乘以动力折减系数，即：征值基础上乘以动力折减系数，即：faaff动静n式中：式中： 动力折减系数，动力折减系数，n对曲柄连杆机器，对曲柄连杆机器， ；n对汽轮机组与电机，对汽轮机组与电机， ；f1f0.8ffaaRR动静n对锻锤：对锻锤：n式中：式中： 土的动沉陷影响系数，土的动沉陷影响系数，11fagn对一类土取对一类土取1.01.0，对二类土取，对二类土取1.31.3，对三，对三类土取类土取2.02.0，对四类土取，对四类土取3.
15、03.0。二、动力二、动力机械基础设计步骤机械基础设计步骤n1 1、收集设计技术资料、收集设计技术资料n2 2、确定地基动力参数、确定地基动力参数n3 3、选择地基方案、选择地基方案n4 4、确定基础类型和材料、确定基础类型和材料n5 5、确定基础埋深和基础尺寸、确定基础埋深和基础尺寸n6 6、校核地基承载力、校核地基承载力n7 7、进行动力计算、进行动力计算第三节第三节 地基的动力参数地基的动力参数n1 1、基础的竖向振动参数抗压刚度、基础的竖向振动参数抗压刚度n一、天然地基的动力参数一、天然地基的动力参数zzKC An式中：式中：Kz抗压刚度（基础竖向产生单位抗压刚度（基础竖向产生单位位移
16、所需要的力），（位移所需要的力），（kN/mkN/m）；）；n A基础底面积（基础底面积（m m2 2）；）；nCz抗压刚度系数抗压刚度系数（kN/mkN/m3 3） ，可按，可按表表6-36-3选用，当选用，当A A20m20m2 2，表中数值乘，表中数值乘以以 进行修正进行修正。320A表6-3图6-3n2 2、基础的水平回转耦合振动和扭转、基础的水平回转耦合振动和扭转振动参数抗剪刚度、抗弯刚度、振动参数抗剪刚度、抗弯刚度、抗扭刚度抗扭刚度n（1 1）抗剪刚度）抗剪刚度xxKC A0.7xzCCn式中：式中：Kx抗剪刚度（基础水平方向产抗剪刚度（基础水平方向产生单位位移所需要的力），（生单
17、位位移所需要的力），（kN/mkN/m）；）；n Cx抗剪刚度系数（抗剪刚度系数（kN/mkN/m3 3）。）。n（2 2）抗弯刚度）抗弯刚度KC I2.15zCCn式中：式中：K抗弯刚度（基础绕水平轴转动抗弯刚度（基础绕水平轴转动产生单位转角所需要的力矩），（产生单位转角所需要的力矩），（kNmkNm）；）；n C抗弯刚度系数（抗弯刚度系数（kN/mkN/m3 3）；）；n I截面抗弯惯性矩（截面抗弯惯性矩（m m4 4）。）。KC J（3 3）抗扭刚度）抗扭刚度1.05zCCn式中：式中：K抗扭刚度（基础绕竖轴转动产抗扭刚度（基础绕竖轴转动产生单位转角所需要的力矩），（生单位转角所需要的力
18、矩），（kNmkNm）；）；n C抗扭刚度系数（抗扭刚度系数（kN/mkN/m3 3）；）；n J 截面抗扭惯性矩（截面抗扭惯性矩（m m4 4）。）。n二、桩基的动力参数二、桩基的动力参数 n1 1、桩基的当量质量（桩和土参与振动）、桩基的当量质量（桩和土参与振动）ztmllbgn式中式中：mz桩基的当量质量（桩和土参与桩基的当量质量（桩和土参与振动的质量），（振动的质量），（t t）；）；n l、b承台的长度、宽度（承台的长度、宽度（m m）；）；nlt t折算长度，当桩长折算长度，当桩长lh h10m10m， lt t1.8m1.8m；当桩长当桩长lh h15m15m， lt t2.4m
19、2.4m；当桩长；当桩长lh h=10=1015m15m， lt t1.8+0.12(1.8+0.12(lh h-10)m-10)m；n土和桩的平均重度（土和桩的平均重度（KN/mKN/m3 3），地下水），地下水位以上取位以上取20KN/m20KN/m3 3 ，地下水位以下取，地下水位以下取10KN/m10KN/m3 3 ；ng重力加速度（重力加速度（m/sm/s2 2）。）。n2 2、单桩的抗压刚度、单桩的抗压刚度zhkn式中：式中：Chi桩周第桩周第i层土的当量抗剪刚度系层土的当量抗剪刚度系数（数（kN/mkN/m3 3），查），查表表6-46-4；nFhi与第与第i层土相应的桩侧表面积
20、（层土相应的桩侧表面积（m m2 2）；）；nCzh桩端平面处土的当量抗压刚度系数桩端平面处土的当量抗压刚度系数（kN/mkN/m3 3），查），查表表6-56-5 ；nFzh桩的横截面面积（桩的横截面面积（m m2 2）。）。1nzhhihizhzhikCFC Fzkn3 3、桩基的抗压刚度、桩基的抗压刚度zhzhkn kn式中：式中：nh桩数。桩数。n锻锤是典型产生冲击扰力的机器锻锤是典型产生冲击扰力的机器, ,这里以锻锤基这里以锻锤基础为例讨论冲击力作用下的机器基础设计的要础为例讨论冲击力作用下的机器基础设计的要点。点。n一、分类一、分类n按锻锤的使用功能可以分为：按锻锤的使用功能可以分
21、为：n1、模锻锤：、模锻锤：模锻为了保持落锤与砧座的严格对模锻为了保持落锤与砧座的严格对中，对落锤起导向作用的中，对落锤起导向作用的机架必须同砧座固定机架必须同砧座固定为一整体为一整体。n2、自由锻锤：、自由锻锤：自由锻无上述要求，所以自由锻无上述要求，所以机器固机器固定在基础定在基础上，而上，而砧座则独立地放置砧座则独立地放置。n锻锤在砧座和基础之间都有锻锤在砧座和基础之间都有缓冲垫缓冲垫以起缓冲作以起缓冲作用用。第四节第四节 锻锤基础设计锻锤基础设计图6-8二、锻锤基础的质量分布二、锻锤基础的质量分布n从从振动分析振动分析的角度来看，锻锤的角度来看，锻锤及其基础可以分为以下几个部及其基础可
22、以分为以下几个部件：件：n落锤、砧座、机架、基础、缓落锤、砧座、机架、基础、缓冲垫。冲垫。n（一）锻锤基础的形式（一）锻锤基础的形式n1 1、锻锤基础可采用、锻锤基础可采用梯形或台阶式梯形或台阶式的的整体大块式基础。整体大块式基础。5t5t及以下的锻锤及以下的锻锤且在较软弱地基中，可采用且在较软弱地基中，可采用正圆锥正圆锥壳壳基础，其混凝土强度等级不宜低基础，其混凝土强度等级不宜低于于C20C20。 三、锻锤基础的构造要求三、锻锤基础的构造要求n2 2 、当地基土为四类土、当地基土为四类土、1t1t的的锻的的锻锤实体式基础不宜采用天然地基。锤实体式基础不宜采用天然地基。n设计较设计较软弱地基软
23、弱地基土上的实体式锻锤土上的实体式锻锤基础时，以基础时，以底面较大、埋深较浅底面较大、埋深较浅为为宜；宜；n设计设计坚硬地基坚硬地基土上的实体式锻锤基土上的实体式锻锤基础时，以础时，以底面较小、埋深较深底面较小、埋深较深为宜。为宜。n（二）基础尺寸（二）基础尺寸n1 1、高宽比、高宽比n台阶形和锥形基础的高宽比台阶形和锥形基础的高宽比H H0 0/b/b2 211n2 2、锥形基础边缘处的最小高度、锥形基础边缘处的最小高度a ana150a150200mm200mm图6-93 3、基础最小厚度、基础最小厚度H H：见：见表表6-76-7。表6-7n（三）垫层（三）垫层n1 1、作用：使砧座传来
24、的、作用：使砧座传来的压力较均匀压力较均匀地地作用于基础上、作用于基础上、缓冲锤击振动影响缓冲锤击振动影响、保护基础槽口内的保护基础槽口内的混凝土面免受损伤混凝土面免受损伤、调整调整基础面和砧座的水平度基础面和砧座的水平度。n2 2、垫层材料：木（横放木材横纹受、垫层材料：木（横放木材横纹受压、竖放）、橡胶。压、竖放）、橡胶。n3 3、垫层厚度：根据强度计算确定。、垫层厚度：根据强度计算确定。n四、设计原则四、设计原则n1 1、锻锤基础的、锻锤基础的设计标高以砧座顶设计标高以砧座顶面标高为准面标高为准，顶面高出车间地面顶面高出车间地面的高度的高度按工艺要求确定，一般为按工艺要求确定，一般为75
25、0mm750mm左右。左右。n2 2、基底形心与锤杆中心线重合。、基底形心与锤杆中心线重合。n3 3、锻锤基础与厂房基础、锻锤基础与厂房基础分开设置，分开设置，最小净距最小净距500mm500mm。n1 1、允许振幅（振动线位移）：见、允许振幅（振动线位移）：见P185P185表表6-96-9。n2 2、允许振动加速度：见、允许振动加速度：见表表6-96-9。五、锻锤基础振动的控制条件五、锻锤基础振动的控制条件n（一）计算简图（一）计算简图六、锻锤基础的振动计算六、锻锤基础的振动计算锤重锤重砧座重砧座重基础重基础重最大行程最大行程图6-11n（二）锤头最大打击速度（二）锤头最大打击速度v0n1
26、 1、自由落锤（单动锤）自由落锤（单动锤）n设锤头下落的最大行程为设锤头下落的最大行程为H（m m），则：），则：00.9 2vgHn式中：式中：v0锤头最大打击速度锤头最大打击速度 ；n H下落部分最大行程（下落部分最大行程（m m）。）。(/ )m sn2 2、双动锤、双动锤：锻锤在气缸中的空气或：锻锤在气缸中的空气或蒸汽压力作用下不仅可以蒸汽压力作用下不仅可以使锤头回升使锤头回升，而且在锤头而且在锤头下落下落时也起作用。时也起作用。000000.65 2p AWvgHWn式中：式中：p0气缸最大进气压力（气缸最大进气压力（ KN/mKN/m2 2）；）；n A0气缸活塞面积（气缸活塞面积
27、（m m2 2）；）；n Wo锤头重力（锤头重力（kNkN）。）。n3 3、按打击能量计算、按打击能量计算n若出厂资料只给出了打击能量若出厂资料只给出了打击能量u（kNmkNm），），则：则：002.20.65guvWn（三）体系初始速度（三）体系初始速度v：锻锤基础通过锻锤基础通过锤头撞击后，得到的初速度。锤头撞击后，得到的初速度。0 00(1+e)W vvWWn式中：式中：W锻锤基础总重（基础与砧座自重锻锤基础总重（基础与砧座自重之和（之和（kNkN），），W= =Wp + +W1 ；n ee碰撞系数（碰撞系数（m m2 2），对于模锻锤，），对于模锻锤，锻钢制品时锻钢制品时e=0.5e=
28、0.5，锻有色金属时，锻有色金属时e=0 e=0 ；对；对于自由锻锤，于自由锻锤，e=0.25e=0.25。n（四）锻锤基础的振幅、自振圆频率（四）锻锤基础的振幅、自振圆频率及振动加速度幅值及振动加速度幅值n1 1、锻锤基础的振幅、锻锤基础的振幅Az00ezAzv WAkK Wn式中：式中：Az锻锤基础振幅（锻锤基础振幅（m m） ；nkA振幅调整系数，查振幅调整系数，查表表6-116-11确定确定 ；表6-11ne冲击回弹影响系数，冲击回弹影响系数，1eegn对模锻锤：对模锻锤：n当模锻钢制品时，当模锻钢制品时，n当模锻有色金属制品时，当模锻有色金属制品时，n对自由锻锤，取对自由锻锤，取 。
29、0.5esm0.35esm0.4esmn2 2、锻锤基础的自振圆频率、锻锤基础的自振圆频率22znzK gkWn式中：式中：nz自振圆频率（自振圆频率（rad/s）；）； n k频率调整系数，查频率调整系数，查表表6-116-11确定确定 。2znzaAn3 3、锻锤基础的振动加速度、锻锤基础的振动加速度n式中：式中： a振动加速度（振动加速度（m/sm/s2 2）。）。n（五）垫层总厚度及垫层上砧座振幅计算（五）垫层总厚度及垫层上砧座振幅计算n1 1、垫层总厚度、垫层总厚度222001021echW v Edf W An式中：式中： d0垫层总厚度（垫层总厚度（m m） ；nE1垫层材料的弹
30、性模量（垫层材料的弹性模量（ KN/mKN/m2 2）；）；nA1砧座底面积（砧座底面积（m m2 2）；）；nfc垫层承压强度设计值，按表垫层承压强度设计值，按表6-126-12采用；采用；nWh对模锻为砧座与锤架总重，对自由锻为砧对模锻为砧座与锤架总重，对自由锻为砧座重（座重（ KNKN）。）。表6-142 2、砧座振幅、砧座振幅010 011zehdAW vEW An式中：式中： Az1砧座振幅（砧座振幅（m m），不应超过允），不应超过允许振幅（表许振幅（表6-136-13）。）。表6-13n 例例6-1 6-1 已知某已知某5t5t自由锻锤的锤重自由锻锤的锤重W W0 0=5t=5t
31、、打击能量、打击能量u u=23.6t=23.6tm m、砧座重、砧座重W Wp p=80t=80t、机身重、机身重60t60t、砧座为边长、砧座为边长2.5m2.5m的正方形。垫层为竖放木垫，木材的强度等级为的正方形。垫层为竖放木垫，木材的强度等级为TC-17TC-17。初步设计采用钢筋混凝土桩基础，桩数初步设计采用钢筋混凝土桩基础，桩数3030根、桩截面边根、桩截面边长长0.4m0.4m、桩长、桩长14m14m，基础外形尺寸如例图，基础外形尺寸如例图6-16-1所示。该桩所示。该桩打穿淤泥层（厚度打穿淤泥层（厚度12m12m，f fakak=50kPa=50kPa、q qsasa=5kPa
32、=5kPa）后进入粉）后进入粉质粘土层（质粘土层（I IL L=0.2=0.2、f fakak=250kPa=250kPa、q qsasa=36kPa=36kPa、q qPaPa =1600kPa=1600kPa）。基础上的填土重度）。基础上的填土重度=19kN/m=19kN/m，土与桩的，土与桩的平均重度平均重度=20kN/m=20kN/m。桩周土的当量抗剪刚度系数。桩周土的当量抗剪刚度系数C Cp p=9000kN/m=9000kN/m，桩端土的当量抗压刚度系数，桩端土的当量抗压刚度系数C Cpzpz=13=1310105 5kN/mkN/m。 n验算基础的竖向线位移、加速度能否满足要求？
33、验算基础的竖向线位移、加速度能否满足要求？n验算单桩竖向承载力能否满足要求？验算单桩竖向承载力能否满足要求？n确定确定木垫层木垫层的厚度；的厚度；n验算砧座的振幅能否满足要求？验算砧座的振幅能否满足要求？(P192)解解 (1) 求落下部分（锤头）最大打击速度求落下部分（锤头）最大打击速度v0因出厂资料仅给出了打击能量因出厂资料仅给出了打击能量u，因此最大打击速度可由式，因此最大打击速度可由式（6-86）计算：）计算： (2) 机器及基础总重力计算机器及基础总重力计算基础重力：基础重力：Wg =（8.87.52+5.54.52.4-2.72.52.4）24=4204.8kN基础上的填土重力：基
34、础上的填土重力：Ws=（8.87.5-5.54.5）2.419=1881kN桩及土参加振动的当量重力：桩及土参加振动的当量重力：lt=1.8+0.12（lh-10）=1.8+0.12（14-10）=2.28 Wz=ltlb =2.288.87.520=3009.6kN机座及砧座重力机座及砧座重力: Wc =（80+60）9.81=1373.4kN总重力总重力W= Wg+Ws + Wc +Wz =4204.8+1881+1373.4+3009.6=10468.8kN002.22.2 9.81 23.6=10.1/5guvm sWn(3) 桩基抗压刚度计算桩基抗压刚度计算n桩周面积桩周面积Ap=4
35、0.414=22.4m2n桩横截面面积桩横截面面积Ap=0.40.4=0.16m2；n单桩抗压刚度：单桩抗压刚度：n=900022.4+131050.16=4.096105kN/mn桩基总抗压刚度：桩基总抗压刚度：n=304.096105=1.229107kN/m=pzpppzpkC AC ApzppzKn kn(4) 确定竖向振动线位移和竖向振动加速度控制确定竖向振动线位移和竖向振动加速度控制值值n规范规定对桩基竖向振动线位移和竖向振动加速规范规定对桩基竖向振动线位移和竖向振动加速度控制值应按桩尖土层的类别选用，因桩尖土层度控制值应按桩尖土层的类别选用，因桩尖土层为粉质粘土，根据为粉质粘土，
36、根据fak=250kPa，查表，查表6-1可知，可知，该地基土为二类土，竖向振动线位移限值为该地基土为二类土，竖向振动线位移限值为0.8mm，竖向振动加速度限值为，竖向振动加速度限值为0.85g。n(5) 竖向振动线位移和竖向振动加速度验算竖向振动线位移和竖向振动加速度验算n对自由锻锤，对自由锻锤， n对桩基，查表对桩基，查表6-11可知：可知：kA=1.0、k=1.0，1 20.4 / m取esn= n=5.5210-4m0.8mm，满足要求。n=1.02 g=1.174103gn=5.5210-41.174103g=0.65g0.85g，满足要求。ezAzVWAkK W70.4 10.1
37、5 9.811.01.229 1010468.8 22znzK gkW71.229 1010468.82znzaAn(6) 桩基承载力验算桩基承载力验算n基础承台底面以上的总荷载为总重中扣除桩及土基础承台底面以上的总荷载为总重中扣除桩及土参加振动的当重量为桩基础承台以上总荷载，即：参加振动的当重量为桩基础承台以上总荷载，即：nWst=10468.8-3009.6=7459.2kNn单桩竖向承载力特征值为：单桩竖向承载力特征值为： =0.161600+40.4（512+362）=467.2kNn折减系数计算：地基土动沉陷影响系数对桩基按折减系数计算：地基土动沉陷影响系数对桩基按桩尖土层的类别选用
38、，因桩尖土层为二类土，所以桩尖土层的类别选用，因桩尖土层为二类土，所以取取 =1.3。nf= =0.542apappsia iRq Auqlh11=a0.65g1+1+1.3ggn=248.64kNf Ra=253.22kN，满足要求。，满足要求。n(7) 确定木垫厚度确定木垫厚度 n砧座底面积计算：砧座底面积计算：A1=2.52.5=6.25m2n垫层为竖放木垫，木材的强度等级为垫层为竖放木垫，木材的强度等级为TC-17时，时，查表查表6-12可知，可知，fc=10000kPa、E1=10000000kPa。对自由锻锤，。对自由锻锤， 为砧座重为砧座重力，即力，即 =80t，将上述数值带入式
39、（，将上述数值带入式（6-97），），即可得到垫层所需厚度：即可得到垫层所需厚度：n n取垫层厚度为取垫层厚度为0.8m，大于表，大于表6-14规定的垫层规定的垫层厚度最小值厚度最小值0.7m的要求。的要求。 stp7459.2=n30kWhWhW222121echW V Edf W A222720.4(5 9.81)10.110=0.8m1000080 9.81 6.25n (8)砧座振幅验算砧座振幅验算n查表查表6-13可知，砧座的竖向允许振动线位移为可知，砧座的竖向允许振动线位移为4mm，大于实际线位移，大于实际线位移0.8mm，所以满足要求。，所以满足要求。0zle071h1-3d0.8=v=0.4 5 9.81 10.11080 9.81 6.25 =0.8 10 m=0.8mm0 W AEW A
