新闻 单桩的施工方法直接影响桩的疲劳强度、设计寿命和设计壁厚-yb体育官方

在单桩的施工过程中动态负荷的加载会造成桩的结构疲劳。若把桩打入土壤时施加的能量负载超过桩的额定值，将直接造成桩的结构疲劳。金属疲劳会大大减少地基基础的寿命从而影响海上风电投资的经济收益。本文主要讨论单桩最常见的两种施工方法，即振动式和冲击式，对单桩疲劳度的影响。
 
对单桩预期寿命影响最重要的是桩疲劳度的风险控制，增加桩的壁厚可以减少这种风险。结构工程师需要确保施工时产生的最大应力值低于桩的极限拉力或者屈服应力的极限值。加大桩的壁厚可以增加桩的承载能力，然而厚度的增加会增加桩的重量，反过来会影响选择起重机的起重量、锤的型号、施工船的吨位、材料成本以及整个项目的总成本。
 
冲击式打桩 
经过计算，冲击锤每击打一次桩会使桩的寿命老化一星期。因此，设计者通常采用加大单桩的壁厚，用较大的安全余量确保施工时的动态载荷不会造成桩的疲劳损害。冲击锤的击打能量可以通过击打次数和每次击打的能量来计算。桩疲劳度最佳的评估方法是通过打桩的摩阻力，采用波动方程的分析，结合冲击次数和应力范围。
 
振动式打桩
振动锤也是把能量传递给单桩。这种能量是必须的，它保持桩振动（上和下），产生激振力和振幅来克服土壤的摩擦力，让单桩穿透土壤。振动锤所需的能量远远低于冲击锤。而载荷的增加和减少都是逐渐的（正弦波），没有冲击。因此，用振动法施工可以减少桩的设计壁厚。结构工程师按照液压振动锤厂家提供的锤激振力参数，通过fem载荷承载公式来计算传递到单桩的振动锤能量。将冲击锤施工方式改为液压振动锤振动方式，使壁厚减少成为可能。将振动锤的激振力换成单桩的应力来计算，在偏心激振力不超过单桩的额定值时，采用液压振动锤是最安全的。
 
土壤条件
土壤条件以及采用哪种打桩方式对单桩疲劳也有着重要影响。砂质土壤条件下，液压振动锤是最好的选择，因为土壤的快速液化使打桩时间非常短，而对冲击锤来说，砂质土壤是相当困难的，也大大增加了单桩疲劳的风险。土壤中含有密实沙土时，冲击锤打桩会导致桩体材料内大幅度应力循环，这个也是桩体疲劳计算的依据。 在粘土中，采用冲击锤方法也不缓解桩的疲劳度。
 
打桩
在一些振动和锤击打桩的项目中，为进一步减少桩的疲劳，将桩的里面和底部土壤进行疏松，减少把单桩打入设定目标深度的能量。扩孔器也可以把桩周围比较硬的地层钻穿从而到达设定的最终贯入度。