桩锤同步振动系统的机电耦合特性及同步控制

来 鑫，乌建中，周 文，张大兵

（同济大学 机械与能源工程学院，上海 201804）

多锤联动技术是将多台桩锤以组合方式进行合力打桩，该技术很好地解决了单台振动桩锤功率有限的问题.目前工程上应用的联动方式都是利用轴联器等机械机构连接每台振动锤的相应旋转轴，强制实现同步，如在港珠澳大桥东西人工岛工程上，美国APE公司用8台振动锤合力振沉了120根直径为22m的圆管桩；日本曾在关西国际机场工程上以联动轴串联8台150kW振动桩锤贯入了直径23m的大型钢圆筒［1］.这种机械式联动方式具有联动机械结构复杂且易损坏［2］，安装复杂，同步精度低等不足，在工程推广方面受到了一定的限制.为此提出了多桩锤控制同步的联动新方法，该方法是将多台桩锤并联置于桩上，通过检测桩锤偏心块之间的相位差，利用控制技术使桩锤间速度与相位同步，达到能量最大合成.在试验中发现桩锤间存在较强的机电耦合作用，影响同步控制效果，因此在机电耦合特性下对桩锤控制同步展开研究具有重要的意义.

本文对两桩锤同步振动系统建立了机电耦合数学模型和仿真模型，并对其进行了仿真分析.在此基础上对同步控制策略与控制算法进行研究，得出了适宜的控制方式.最后通过打桩试验，验证了机电耦合规律的正确性与同步控制策略及算法的有效性.

1 同步振动系统的机电耦合数学模型

1.1 “锤－桩－土”系统动力学方程

两桩锤同步振动……