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抓挖阻力理论研究及DSG-800液压抓斗的研制

王景祥  
【摘要】: 抓斗法是连续墙(防渗墙)施工中应用最为广泛的工法,抓斗设备主要包括抓斗和抓斗机具两部分。抓斗作为直接入地成槽的设备,其结构性能优劣直接决定着连续墙工艺的施工成本、成槽质量和成槽效率。抓斗的直接工作对象是土体,研究抓挖过程中土体对抓斗的阻力是抓斗部件校核及抓斗结构优化设计的基础。堤坝防渗墙对抓斗成槽垂直度要求更高,对抓斗纠偏方式及效果进行系统研究,为抓斗纠偏系统的选择与设计提供了依据。 本文的研究包括三个方面的内容:抓斗抓挖阻力的研究、抓斗纠偏方式的研究和DSG-800液压抓斗设计。具体如下: (1)在研究已有抓斗抓挖阻力计算方法的基础上,认为抓斗抓挖阻力由切入阻力和推压阻力组成。设计了斗齿切入阻力的现场试验,利用静力触探仪器进行斗齿的切入及阻力的测量,根据试验结果评价了斗齿宽度、切入深度与切入角度对切入阻力的影响。并利用塑性极限理论建立了抓斗推压阻力的分析模型,推导出抓斗推压阻力的计算公式。引用前人的研究数据证明了推压阻力公式的正确性。 (2)利用大型有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟抓斗斗齿在与土体接触过程中的接触力,该接触力即为土体对抓斗斗齿的切入阻力。分析了斗齿切入角度、切入深度与斗齿接触力的关系,所得到的结论与利用静力触探仪试验的分析结果相似。证明了利用静力触探仪研究抓斗切入阻力的可行性。 (3)在分析抓斗在抓挖过程中偏斜原因的基础上,对现有抓斗的纠偏方式进行了系统研究。 (4)介绍了DSG-800液压抓斗的设计思想,从机械结构、液压传动和电气控制三个方面阐述了DSG-800液压抓斗的设计过程。 (5)通过DSG-800液压抓斗在实际工程中的应用,确定了抓斗在抓挖过程中的测量零位,并评价了抓斗的使用效果。


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