CN106012865B - 桥墩基础桩一次成型机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了桥墩基础桩一次成型机，包括龙门支架，龙门支架中间设有吸泥泵，吸泥泵的下端连有四通管，四通管下端设置电机、左小齿轮和右小齿轮，左小齿轮啮合左大齿轮，右小齿轮啮合右大齿轮，左大齿轮的齿盘上设有左偏心轴，右大齿轮的齿盘上设有右偏心轴，左偏心轴铰于左立杆的上端，右偏心轴铰于右立杆的上端，左立杆下端连于左三通管，左三通管下端固定有左刀盘，右立杆下端连于右三通管，右三通管下端固定有右刀盘。本发明通过左刀盘与右刀盘的复合运动，一次性制造两头半圆中间矩形的孔体，浇筑水下混凝土后即成桥墩基础桩。

Description

桥墩基础桩一次成型机

技术领域

本发明涉及桥梁施工设备设计领域，具体涉及桥墩基础桩一次成型机。

背景技术

大多数桥墩基础桩均为两头半圆中间矩形的柱体，目前，此类桥墩基础桩都是分多次钻挖而成。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供桥墩基础桩一次成型机。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

桥墩基础桩一次成型机，包括龙门支架，龙门支架中间设有吸泥泵，吸泥泵的下端连有四通管，四通管左右两边分别设有左吸泥管和右吸泥管，左吸泥管下端连于左三通管，右吸泥管下端连于右三通管；四通管下端固定于电机上端，电机下端连有传动装置，传动装置上包括左小齿轮和右小齿轮，左小齿轮啮合左大齿轮，右小齿轮啮合右大齿轮，左大齿轮的齿盘上设有左偏心轴，右大齿轮的齿盘上设有右偏心轴，左偏心轴铰于左立杆的上端，右偏心轴铰于右立杆的上端，左立杆下端连于左三通管，左三通管下端固定有左刀盘，右立杆下端连于右三通管，右三通管下端固定有右刀盘；传动装置下端固定支撑杆，左铰杆左端铰于左立杆，左铰杆右端铰于支撑杆，右铰杆右端铰于右立杆，右铰杆左端铰于支撑杆。

本发明的有益效果为：本发明通过左刀盘与右刀盘的复合运动，一次性制造两头半圆中间矩形的孔体，浇筑水下混凝土后即成桥墩基础桩。从而解决了上述的技术问题。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的应用场景不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明寿命评估装置的结构示意图。

附图标记：

寿命评估装置1、数据准备模块2、寿命分析预测模块2′、3、龙门支架，4、吸泥泵，5、出泥管，6、四通管，7、电机，8、传动装置，9、左大齿轮，10、右大齿轮，11、左小齿轮，12、右小齿轮，13、左偏心轴，14、右偏心轴，15、左立杆，16、右立杆，17、左铰杆，18、右铰杆，19、左吸泥管，20、右吸泥管，21、左三通管，22、右三通管，23、左刀盘，24、右刀盘，25、刀头，26、支撑杆。

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

应用场景1

参见图1、图2，本应用场景的一个实施例的桥墩基础桩一次成型机，包括龙门支架3，龙门支架3的中间设有吸泥泵4，吸泥泵4的下端连有四通管6，四通管6左右两边分别设有左吸泥管19和右吸泥管20，左吸泥管19下端连于左三通管21，右吸泥管20下端连于右三通管22，其特征在于：四通管6下端固定于电机7上端，电机7下端连有传动装置8，传动装置8上包括左小齿轮11和右小齿轮12，左小齿轮11啮合左大齿轮9，右小齿轮12啮合右大齿轮10，左大齿轮9的齿盘上设有左偏心轴13，右大齿轮10的齿盘上设有右偏心轴14，左偏心轴13铰于左立杆15的上端，右偏心轴14铰于右立杆16的上端，左立杆15下端连于左三通管21，左三通管21下端固定有左刀盘23，右立杆16下端连于右三通管22，右三通管22下端固定有右刀盘24；传动装置8下端固定支撑杆26，左铰杆17左端铰于左立杆15，左铰杆17右端铰于支撑杆26，右铰杆18右端铰于右立杆16，右铰杆18左端铰于支撑杆26。

本发明上述实施例通过左刀盘23与右刀盘24的复合运动，一次性制造两头半圆中间矩形的孔体，浇筑水下混凝土后即成桥墩基础桩,且使用龙门支架作为框架，容易移动，从而解决了上述的技术问题。

优选的，所述左刀盘23和右刀盘24的底部皆设置多根刀头25。

本优选实施例设置刀头25,增加机器挖掘的强度。

优选的，所述刀头为Q235钢制刀头。

本优选实施例保证了刀头25的刚度。

优选的，所述桥墩基础桩一次成型机还包括寿命评估装置1，所述寿命评估装置1包括数据准备模块2和寿命分析预测模块2′，所述数据准备模块2用于确定桥墩基础桩一次成型机机体的实测典型载荷谱、桥墩基础桩一次成型机机体上各实际裂纹的裂纹位置、尺寸，并对各种裂纹进行几何简化分类；所述寿命分析预测模块2′用于对所述桥墩基础桩一次成型机机体的材料进行疲劳试验，获取所述材料对应于各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，进而对所述实测典型载荷谱、各实际裂纹的裂纹位置、尺寸以及各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线进行裂纹扩展分析，确定对应于各种裂纹的裂纹扩展寿命循环数，再根据所述裂纹扩展寿命循环数确定对应裂纹的剩余疲劳寿命的估算值，最终确定桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命的估算值。

本优选实施例设置寿命评估装置，且构建了寿命评估装置1的结构框架，可以实时监测桥墩基础桩一次成型机的健康性能，增加桥墩基础桩一次成型机运作的安全性。

优选的，定义对应于裂纹i＝1,2,…m的剩余疲劳寿命的估算值集为{P₁,P₂,…,P_i},桥墩基础桩一次成型机机体剩余疲劳寿命的估算值P_Z则为：

P_Z＝min_i＝1,2,…m{P₁,P₂,…,P_i}。

本优选实施例确定了桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命与桥墩基础桩一次成型机机体的各实际裂纹的剩余疲劳寿命之间的关系，采用最小的实际裂纹的疲劳寿命作为桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命，符合木桶理论，准确度高。

优选的，所述对所述桥墩基础桩一次成型机机体的材料进行疲劳试验，获取所述材料对应于各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，包括：

1)计算各种裂纹的应力强度因子幅，考虑裂纹尖端点的塑性变形区会对材料的疲劳断裂具有决定性的影响，将裂纹尖端塑性区等效于一个含有相变应变的均质夹杂，定义应力强度因子幅ΔK_pc的计算公式为：

式中

其中，为疲劳循环载荷中由最大载荷计算得到的经塑性修正的应力强度因子值，为疲劳循环载荷中由最小载荷计算得到的经塑性修正的应力强度因子值，K_yc为远场作用下的应力强度因子，由裂纹完全张开时的载荷计算得到，ΔK_sc表示裂纹尖端塑性区引起的应力强度因子增量，A为围绕裂纹尖端的塑性区的面积，其包括裂纹扩展过程中所产生的塑性变形尾迹区，σ₁₁、σ₁₂、σ₂₂为裂纹尖端塑性区内的应力，由对裂纹尖端塑性区应力场的有限元计算分析得到,R为拉伸载荷与压缩载荷的比值；

2)构建各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，以Paris公式为基础，考虑温度对疲劳裂纹拓展速率的影响，定义所述疲劳裂纹扩展速率的修正计算公式为：

T<0℃OR T>T_max时，

0℃≤T≤T_max时，

式中，T为试验温度，T_max为设定的最高温度，T_max的取值范围为[35℃,40℃]，a为裂纹扩展长度，N为循环次数，C和M为材料常数，ΔK_T为拟合非正常温度下裂纹扩展性能曲面后分析得到的非正常温度断裂门槛值，体现了温度对扩展速率的影响，且ΔK_T的取值范围需满足[0,ΔK_pc)。

本优选实施例定义了应力强度因子幅ΔK_pc的计算公式，且考虑了裂纹尖端点的塑性变形区会对材料的疲劳断裂具有决定性的影响，并将裂纹尖端塑性区等效于一个含有相变应变的均质夹杂，从而定义的应力强度因子幅ΔK_pc可以很好地作为一个合理的力学参量来定量化地分析裂纹尖端塑性区对应力强度因子的影响；以Paris公式为基础，考虑了温度对疲劳裂纹拓展速率的影响，并定义了疲劳裂纹扩展速率的修正计算公式，提高了计算的精度，且简单实用。

优选的，所述裂纹扩展寿命循环数N的计算公式为：

本优选实施例确定了裂纹扩展寿命循环数N的计算公式，提高了寿命预测的速度。

本应用场景上述实施例的最高温度T_max设定为35℃，对桥墩基础桩一次成型机机体的疲劳寿命预测的精度相对提高了15％。

应用场景2

参见图1、图2，本应用场景的一个实施例的桥墩基础桩一次成型机，包括龙门支架3，龙门支架3的中间设有吸泥泵4，吸泥泵4的下端连有四通管6，四通管6左右两边分别设有左吸泥管19和右吸泥管20，左吸泥管19下端连于左三通管21，右吸泥管20下端连于右三通管22，其特征在于：四通管6下端固定于电机7上端，电机7下端连有传动装置8，传动装置8上包括左小齿轮11和右小齿轮12，左小齿轮11啮合左大齿轮9，右小齿轮12啮合右大齿轮10，左大齿轮9的齿盘上设有左偏心轴13，右大齿轮10的齿盘上设有右偏心轴14，左偏心轴13铰于左立杆15的上端，右偏心轴14铰于右立杆16的上端，左立杆15下端连于左三通管21，左三通管21下端固定有左刀盘23，右立杆16下端连于右三通管22，右三通管22下端固定有右刀盘24；传动装置8下端固定支撑杆26，左铰杆17左端铰于左立杆15，左铰杆17右端铰于支撑杆26，右铰杆18右端铰于右立杆16，右铰杆18左端铰于支撑杆26。

本发明上述实施例通过左刀盘23与右刀盘24的复合运动，一次性制造两头半圆中间矩形的孔体，浇筑水下混凝土后即成桥墩基础桩,且使用龙门支架作为框架，容易移动，从而解决了上述的技术问题。

优选的，所述左刀盘23和右刀盘24的底部皆设置多根刀头25。

本优选实施例设置刀头25,增加机器挖掘的强度。

优选的，所述刀头为Q235钢制刀头。

本优选实施例保证了刀头25的刚度。

优选的，所述桥墩基础桩一次成型机还包括寿命评估装置1，所述寿命评估装置1包括数据准备模块2和寿命分析预测模块2′，所述数据准备模块2用于确定桥墩基础桩一次成型机机体的实测典型载荷谱、桥墩基础桩一次成型机机体上各实际裂纹的裂纹位置、尺寸，并对各种裂纹进行几何简化分类；所述寿命分析预测模块2′用于对所述桥墩基础桩一次成型机机体的材料进行疲劳试验，获取所述材料对应于各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，进而对所述实测典型载荷谱、各实际裂纹的裂纹位置、尺寸以及各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线进行裂纹扩展分析，确定对应于各种裂纹的裂纹扩展寿命循环数，再根据所述裂纹扩展寿命循环数确定对应裂纹的剩余疲劳寿命的估算值，最终确定桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命的估算值。

本优选实施例设置寿命评估装置，且构建了寿命评估装置1的结构框架，可以实时监测桥墩基础桩一次成型机的健康性能，增加桥墩基础桩一次成型机运作的安全性。

优选的，定义对应于裂纹i＝1,2,…m的剩余疲劳寿命的估算值集为{P₁,P₂,…,P_i},桥墩基础桩一次成型机机体剩余疲劳寿命的估算值P_Z则为：

P_Z＝min_i＝1,2,…m{P₁,P₂,…,P_i}。

本优选实施例确定了桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命与桥墩基础桩一次成型机机体的各实际裂纹的剩余疲劳寿命之间的关系，采用最小的实际裂纹的疲劳寿命作为桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命，符合木桶理论，准确度高。

优选的，所述对所述桥墩基础桩一次成型机机体的材料进行疲劳试验，获取所述材料对应于各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，包括：

1)计算各种裂纹的应力强度因子幅，考虑裂纹尖端点的塑性变形区会对材料的疲劳断裂具有决定性的影响，将裂纹尖端塑性区等效于一个含有相变应变的均质夹杂，定义应力强度因子幅ΔK_pc的计算公式为：

式中

其中，为疲劳循环载荷中由最大载荷计算得到的经塑性修正的应力强度因子值，为疲劳循环载荷中由最小载荷计算得到的经塑性修正的应力强度因子值，K_yc为远场作用下的应力强度因子，由裂纹完全张开时的载荷计算得到，ΔK_sc表示裂纹尖端塑性区引起的应力强度因子增量，A为围绕裂纹尖端的塑性区的面积，其包括裂纹扩展过程中所产生的塑性变形尾迹区，σ₁₁、σ₁₂、σ₂₂为裂纹尖端塑性区内的应力，由对裂纹尖端塑性区应力场的有限元计算分析得到,R为拉伸载荷与压缩载荷的比值；

2)构建各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，以Paris公式为基础，考虑温度对疲劳裂纹拓展速率的影响，定义所述疲劳裂纹扩展速率的修正计算公式为：

T<0℃OR T>T_max时，

0℃≤T≤T_max时，

式中，T为试验温度，T_max为设定的最高温度，T_max的取值范围为[35℃,40℃]，a为裂纹扩展长度，N为循环次数，C和M为材料常数，ΔK_T为拟合非正常温度下裂纹扩展性能曲面后分析得到的非正常温度断裂门槛值，体现了温度对扩展速率的影响，且ΔK_T的取值范围需满足[0,ΔK_pc)。

本优选实施例定义了应力强度因子幅ΔK_pc的计算公式，且考虑了裂纹尖端点的塑性变形区会对材料的疲劳断裂具有决定性的影响，并将裂纹尖端塑性区等效于一个含有相变应变的均质夹杂，从而定义的应力强度因子幅ΔK_pc可以很好地作为一个合理的力学参量来定量化地分析裂纹尖端塑性区对应力强度因子的影响；以Paris公式为基础，考虑了温度对疲劳裂纹拓展速率的影响，并定义了疲劳裂纹扩展速率的修正计算公式，提高了计算的精度，且简单实用。

优选的，所述裂纹扩展寿命循环数N的计算公式为：

本优选实施例确定了裂纹扩展寿命循环数N的计算公式，提高了寿命预测的速度。

本应用场景上述实施例的最高温度T_max设定为36℃，对桥墩基础桩一次成型机机体的疲劳寿命预测的精度相对提高了14％。

应用场景3

参见图1、图2，本应用场景的一个实施例的桥墩基础桩一次成型机，包括龙门支架3，龙门支架3的中间设有吸泥泵4，吸泥泵4的下端连有四通管6，四通管6左右两边分别设有左吸泥管19和右吸泥管20，左吸泥管19下端连于左三通管21，右吸泥管20下端连于右三通管22，其特征在于：四通管6下端固定于电机7上端，电机7下端连有传动装置8，传动装置8上包括左小齿轮11和右小齿轮12，左小齿轮11啮合左大齿轮9，右小齿轮12啮合右大齿轮10，左大齿轮9的齿盘上设有左偏心轴13，右大齿轮10的齿盘上设有右偏心轴14，左偏心轴13铰于左立杆15的上端，右偏心轴14铰于右立杆16的上端，左立杆15下端连于左三通管21，左三通管21下端固定有左刀盘23，右立杆16下端连于右三通管22，右三通管22下端固定有右刀盘24；传动装置8下端固定支撑杆26，左铰杆17左端铰于左立杆15，左铰杆17右端铰于支撑杆26，右铰杆18右端铰于右立杆16，右铰杆18左端铰于支撑杆26。

本发明上述实施例通过左刀盘23与右刀盘24的复合运动，一次性制造两头半圆中间矩形的孔体，浇筑水下混凝土后即成桥墩基础桩,且使用龙门支架作为框架，容易移动，从而解决了上述的技术问题。

优选的，所述左刀盘23和右刀盘24的底部皆设置多根刀头25。

本优选实施例设置刀头25,增加机器挖掘的强度。

优选的，所述刀头为Q235钢制刀头。

本优选实施例保证了刀头25的刚度。

优选的，所述桥墩基础桩一次成型机还包括寿命评估装置1，所述寿命评估装置1包括数据准备模块2和寿命分析预测模块2′，所述数据准备模块2用于确定桥墩基础桩一次成型机机体的实测典型载荷谱、桥墩基础桩一次成型机机体上各实际裂纹的裂纹位置、尺寸，并对各种裂纹进行几何简化分类；所述寿命分析预测模块2′用于对所述桥墩基础桩一次成型机机体的材料进行疲劳试验，获取所述材料对应于各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，进而对所述实测典型载荷谱、各实际裂纹的裂纹位置、尺寸以及各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线进行裂纹扩展分析，确定对应于各种裂纹的裂纹扩展寿命循环数，再根据所述裂纹扩展寿命循环数确定对应裂纹的剩余疲劳寿命的估算值，最终确定桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命的估算值。

本优选实施例设置寿命评估装置，且构建了寿命评估装置1的结构框架，可以实时监测桥墩基础桩一次成型机的健康性能，增加桥墩基础桩一次成型机运作的安全性。

优选的，定义对应于裂纹i＝1,2,…m的剩余疲劳寿命的估算值集为{P₁,P₂,…,P_i},桥墩基础桩一次成型机机体剩余疲劳寿命的估算值P_Z则为：

P_Z＝min_i＝1,2,…m{P₁,P₂,…,P_i}。

本优选实施例确定了桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命与桥墩基础桩一次成型机机体的各实际裂纹的剩余疲劳寿命之间的关系，采用最小的实际裂纹的疲劳寿命作为桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命，符合木桶理论，准确度高。

优选的，所述对所述桥墩基础桩一次成型机机体的材料进行疲劳试验，获取所述材料对应于各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，包括：

1)计算各种裂纹的应力强度因子幅，考虑裂纹尖端点的塑性变形区会对材料的疲劳断裂具有决定性的影响，将裂纹尖端塑性区等效于一个含有相变应变的均质夹杂，定义应力强度因子幅ΔK_pc的计算公式为：

式中

其中，为疲劳循环载荷中由最大载荷计算得到的经塑性修正的应力强度因子值，为疲劳循环载荷中由最小载荷计算得到的经塑性修正的应力强度因子值，K_yc为远场作用下的应力强度因子，由裂纹完全张开时的载荷计算得到，ΔK_sc表示裂纹尖端塑性区引起的应力强度因子增量，A为围绕裂纹尖端的塑性区的面积，其包括裂纹扩展过程中所产生的塑性变形尾迹区，σ₁₁、σ₁₂、σ₂₂为裂纹尖端塑性区内的应力，由对裂纹尖端塑性区应力场的有限元计算分析得到,R为拉伸载荷与压缩载荷的比值；

2)构建各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，以Paris公式为基础，考虑温度对疲劳裂纹拓展速率的影响，定义所述疲劳裂纹扩展速率的修正计算公式为：

T<0℃OR T>T_max时，

0℃≤T≤T_max时，

式中，T为试验温度，T_max为设定的最高温度，T_max的取值范围为[35℃,40℃]，a为裂纹扩展长度，N为循环次数，C和M为材料常数，ΔK_T为拟合非正常温度下裂纹扩展性能曲面后分析得到的非正常温度断裂门槛值，体现了温度对扩展速率的影响，且ΔK_T的取值范围需满足[0,ΔK_pc)。

本优选实施例定义了应力强度因子幅ΔK_pc的计算公式，且考虑了裂纹尖端点的塑性变形区会对材料的疲劳断裂具有决定性的影响，并将裂纹尖端塑性区等效于一个含有相变应变的均质夹杂，从而定义的应力强度因子幅ΔK_pc可以很好地作为一个合理的力学参量来定量化地分析裂纹尖端塑性区对应力强度因子的影响；以Paris公式为基础，考虑了温度对疲劳裂纹拓展速率的影响，并定义了疲劳裂纹扩展速率的修正计算公式，提高了计算的精度，且简单实用。

优选的，所述裂纹扩展寿命循环数N的计算公式为：

本优选实施例确定了裂纹扩展寿命循环数N的计算公式，提高了寿命预测的速度。

本应用场景上述实施例的最高温度T_max设定为38℃，对桥墩基础桩一次成型机机体的疲劳寿命预测的精度相对提高了12％。

应用场景4

参见图1、图2，本应用场景的一个实施例的桥墩基础桩一次成型机，包括龙门支架3，龙门支架3的中间设有吸泥泵4，吸泥泵4的下端连有四通管6，四通管6左右两边分别设有左吸泥管19和右吸泥管20，左吸泥管19下端连于左三通管21，右吸泥管20下端连于右三通管22，其特征在于：四通管6下端固定于电机7上端，电机7下端连有传动装置8，传动装置8上包括左小齿轮11和右小齿轮12，左小齿轮11啮合左大齿轮9，右小齿轮12啮合右大齿轮10，左大齿轮9的齿盘上设有左偏心轴13，右大齿轮10的齿盘上设有右偏心轴14，左偏心轴13铰于左立杆15的上端，右偏心轴14铰于右立杆16的上端，左立杆15下端连于左三通管21，左三通管21下端固定有左刀盘23，右立杆16下端连于右三通管22，右三通管22下端固定有右刀盘24；传动装置8下端固定支撑杆26，左铰杆17左端铰于左立杆15，左铰杆17右端铰于支撑杆26，右铰杆18右端铰于右立杆16，右铰杆18左端铰于支撑杆26。

本发明上述实施例通过左刀盘23与右刀盘24的复合运动，一次性制造两头半圆中间矩形的孔体，浇筑水下混凝土后即成桥墩基础桩,且使用龙门支架作为框架，容易移动，从而解决了上述的技术问题。

优选的，所述左刀盘23和右刀盘24的底部皆设置多根刀头25。

本优选实施例设置刀头25,增加机器挖掘的强度。

优选的，所述刀头为Q235钢制刀头。

本优选实施例保证了刀头25的刚度。

优选的，所述桥墩基础桩一次成型机还包括寿命评估装置1，所述寿命评估装置1包括数据准备模块2和寿命分析预测模块2′，所述数据准备模块2用于确定桥墩基础桩一次成型机机体的实测典型载荷谱、桥墩基础桩一次成型机机体上各实际裂纹的裂纹位置、尺寸，并对各种裂纹进行几何简化分类；所述寿命分析预测模块2′用于对所述桥墩基础桩一次成型机机体的材料进行疲劳试验，获取所述材料对应于各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，进而对所述实测典型载荷谱、各实际裂纹的裂纹位置、尺寸以及各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线进行裂纹扩展分析，确定对应于各种裂纹的裂纹扩展寿命循环数，再根据所述裂纹扩展寿命循环数确定对应裂纹的剩余疲劳寿命的估算值，最终确定桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命的估算值。

本优选实施例设置寿命评估装置，且构建了寿命评估装置1的结构框架，可以实时监测桥墩基础桩一次成型机的健康性能，增加桥墩基础桩一次成型机运作的安全性。

优选的，定义对应于裂纹i＝1,2,…m的剩余疲劳寿命的估算值集为{P₁,P₂,…,P_i},桥墩基础桩一次成型机机体剩余疲劳寿命的估算值P_Z则为：

P_Z＝min_i＝1,2,…m{P₁,P₂,…,P_i}。

本优选实施例确定了桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命与桥墩基础桩一次成型机机体的各实际裂纹的剩余疲劳寿命之间的关系，采用最小的实际裂纹的疲劳寿命作为桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命，符合木桶理论，准确度高。

优选的，所述对所述桥墩基础桩一次成型机机体的材料进行疲劳试验，获取所述材料对应于各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，包括：

1)计算各种裂纹的应力强度因子幅，考虑裂纹尖端点的塑性变形区会对材料的疲劳断裂具有决定性的影响，将裂纹尖端塑性区等效于一个含有相变应变的均质夹杂，定义应力强度因子幅ΔK_pc的计算公式为：

式中

其中，为疲劳循环载荷中由最大载荷计算得到的经塑性修正的应力强度因子值，为疲劳循环载荷中由最小载荷计算得到的经塑性修正的应力强度因子值，K_yc为远场作用下的应力强度因子，由裂纹完全张开时的载荷计算得到，ΔK_sc表示裂纹尖端塑性区引起的应力强度因子增量，A为围绕裂纹尖端的塑性区的面积，其包括裂纹扩展过程中所产生的塑性变形尾迹区，σ₁₁、σ₁₂、σ₂₂为裂纹尖端塑性区内的应力，由对裂纹尖端塑性区应力场的有限元计算分析得到,R为拉伸载荷与压缩载荷的比值；

2)构建各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，以Paris公式为基础，考虑温度对疲劳裂纹拓展速率的影响，定义所述疲劳裂纹扩展速率的修正计算公式为：

T<0℃OR T>T_max时，

0℃≤T≤T_max时，

式中，T为试验温度，T_max为设定的最高温度，T_max的取值范围为[35℃,40℃]，a为裂纹扩展长度，N为循环次数，C和M为材料常数，ΔK_T为拟合非正常温度下裂纹扩展性能曲面后分析得到的非正常温度断裂门槛值，体现了温度对扩展速率的影响，且ΔK_T的取值范围需满足[0,ΔK_pc)。

本优选实施例定义了应力强度因子幅ΔK_pc的计算公式，且考虑了裂纹尖端点的塑性变形区会对材料的疲劳断裂具有决定性的影响，并将裂纹尖端塑性区等效于一个含有相变应变的均质夹杂，从而定义的应力强度因子幅ΔK_pc可以很好地作为一个合理的力学参量来定量化地分析裂纹尖端塑性区对应力强度因子的影响；以Paris公式为基础，考虑了温度对疲劳裂纹拓展速率的影响，并定义了疲劳裂纹扩展速率的修正计算公式，提高了计算的精度，且简单实用。

优选的，所述裂纹扩展寿命循环数N的计算公式为：

本优选实施例确定了裂纹扩展寿命循环数N的计算公式，提高了寿命预测的速度。

本应用场景上述实施例的最高温度T_max设定为39℃，对桥墩基础桩一次成型机机体的疲劳寿命预测的精度相对提高了11％。

应用场景5

参见图1、图2，本应用场景的一个实施例的桥墩基础桩一次成型机，包括龙门支架3，龙门支架3的中间设有吸泥泵4，吸泥泵4的下端连有四通管6，四通管6左右两边分别设有左吸泥管19和右吸泥管20，左吸泥管19下端连于左三通管21，右吸泥管20下端连于右三通管22，其特征在于：四通管6下端固定于电机7上端，电机7下端连有传动装置8，传动装置8上包括左小齿轮11和右小齿轮12，左小齿轮11啮合左大齿轮9，右小齿轮12啮合右大齿轮10，左大齿轮9的齿盘上设有左偏心轴13，右大齿轮10的齿盘上设有右偏心轴14，左偏心轴13铰于左立杆15的上端，右偏心轴14铰于右立杆16的上端，左立杆15下端连于左三通管21，左三通管21下端固定有左刀盘23，右立杆16下端连于右三通管22，右三通管22下端固定有右刀盘24；传动装置8下端固定支撑杆26，左铰杆17左端铰于左立杆15，左铰杆17右端铰于支撑杆26，右铰杆18右端铰于右立杆16，右铰杆18左端铰于支撑杆26。

本发明上述实施例通过左刀盘23与右刀盘24的复合运动，一次性制造两头半圆中间矩形的孔体，浇筑水下混凝土后即成桥墩基础桩,且使用龙门支架作为框架，容易移动，从而解决了上述的技术问题。

优选的，所述左刀盘23和右刀盘24的底部皆设置多根刀头25。

本优选实施例设置刀头25,增加机器挖掘的强度。

优选的，所述刀头为Q235钢制刀头。

本优选实施例保证了刀头25的刚度。

优选的，所述桥墩基础桩一次成型机还包括寿命评估装置1，所述寿命评估装置1包括数据准备模块2和寿命分析预测模块2′，所述数据准备模块2用于确定桥墩基础桩一次成型机机体的实测典型载荷谱、桥墩基础桩一次成型机机体上各实际裂纹的裂纹位置、尺寸，并对各种裂纹进行几何简化分类；所述寿命分析预测模块2′用于对所述桥墩基础桩一次成型机机体的材料进行疲劳试验，获取所述材料对应于各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，进而对所述实测典型载荷谱、各实际裂纹的裂纹位置、尺寸以及各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线进行裂纹扩展分析，确定对应于各种裂纹的裂纹扩展寿命循环数，再根据所述裂纹扩展寿命循环数确定对应裂纹的剩余疲劳寿命的估算值，最终确定桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命的估算值。

本优选实施例设置寿命评估装置，且构建了寿命评估装置1的结构框架，可以实时监测桥墩基础桩一次成型机的健康性能，增加桥墩基础桩一次成型机运作的安全性。

优选的，定义对应于裂纹i＝1,2,…m的剩余疲劳寿命的估算值集为{P₁,P₂,…,P_i},桥墩基础桩一次成型机机体剩余疲劳寿命的估算值P_Z则为：

P_Z＝min_i＝1,2,…m{P₁,P₂,…,P_i}。

本优选实施例确定了桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命与桥墩基础桩一次成型机机体的各实际裂纹的剩余疲劳寿命之间的关系，采用最小的实际裂纹的疲劳寿命作为桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命，符合木桶理论，准确度高。

优选的，所述对所述桥墩基础桩一次成型机机体的材料进行疲劳试验，获取所述材料对应于各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，包括：

1)计算各种裂纹的应力强度因子幅，考虑裂纹尖端点的塑性变形区会对材料的疲劳断裂具有决定性的影响，将裂纹尖端塑性区等效于一个含有相变应变的均质夹杂，定义应力强度因子幅ΔK_pc的计算公式为：

式中

其中，为疲劳循环载荷中由最大载荷计算得到的经塑性修正的应力强度因子值，为疲劳循环载荷中由最小载荷计算得到的经塑性修正的应力强度因子值，K_yc为远场作用下的应力强度因子，由裂纹完全张开时的载荷计算得到，ΔK_sc表示裂纹尖端塑性区引起的应力强度因子增量，A为围绕裂纹尖端的塑性区的面积，其包括裂纹扩展过程中所产生的塑性变形尾迹区，σ₁₁、σ₁₂、σ₂₂为裂纹尖端塑性区内的应力，由对裂纹尖端塑性区应力场的有限元计算分析得到,R为拉伸载荷与压缩载荷的比值；

2)构建各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，以Paris公式为基础，考虑温度对疲劳裂纹拓展速率的影响，定义所述疲劳裂纹扩展速率的修正计算公式为：

T<0℃OR T>T_max时，

0℃≤T≤T_max时，

式中，T为试验温度，T_max为设定的最高温度，T_max的取值范围为[35℃,40℃]，a为裂纹扩展长度，N为循环次数，C和M为材料常数，ΔK_T为拟合非正常温度下裂纹扩展性能曲面后分析得到的非正常温度断裂门槛值，体现了温度对扩展速率的影响，且ΔK_T的取值范围需满足[0,ΔK_pc)。

本优选实施例定义了应力强度因子幅ΔK_pc的计算公式，且考虑了裂纹尖端点的塑性变形区会对材料的疲劳断裂具有决定性的影响，并将裂纹尖端塑性区等效于一个含有相变应变的均质夹杂，从而定义的应力强度因子幅ΔK_pc可以很好地作为一个合理的力学参量来定量化地分析裂纹尖端塑性区对应力强度因子的影响；以Paris公式为基础，考虑了温度对疲劳裂纹拓展速率的影响，并定义了疲劳裂纹扩展速率的修正计算公式，提高了计算的精度，且简单实用。

优选的，所述裂纹扩展寿命循环数N的计算公式为：

本优选实施例确定了裂纹扩展寿命循环数N的计算公式，提高了寿命预测的速度。

本应用场景上述实施例的最高温度T_max设定为40℃，对桥墩基础桩一次成型机机体的疲劳寿命预测的精度相对提高了10％。

最后应当说明的是，以上应用场景仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳应用场景对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.桥墩基础桩一次成型机，其特征是，包括龙门支架，龙门支架中间设有吸泥泵，吸泥泵的下端连有四通管，四通管左右两边分别设有左吸泥管和右吸泥管，左吸泥管下端连于左三通管，右吸泥管下端连于右三通管；四通管下端固定于电机上端，电机下端连有传动装置，传动装置上包括左小齿轮和右小齿轮，左小齿轮啮合左大齿轮，右小齿轮啮合右大齿轮，左大齿轮的齿盘上设有左偏心轴，右大齿轮的齿盘上设有右偏心轴，左偏心轴铰于左立杆的上端，右偏心轴铰于右立杆的上端，左立杆下端连于左三通管，左三通管下端固定有左刀盘，右立杆下端连于右三通管，右三通管下端固定有右刀盘；传动装置下端固定支撑杆，左铰杆左端铰于左立杆，左铰杆右端铰于支撑杆，右铰杆右端铰于右立杆，右铰杆左端铰于支撑杆；还包括寿命评估装置，所述寿命评估装置包括数据准备模块和寿命分析预测模块，所述数据准备模块用于确定桥墩基础桩一次成型机机体的实测典型载荷谱、桥墩基础桩一次成型机机体上各实际裂纹的裂纹位置、尺寸，并对各种裂纹进行几何简化分类；所述寿命分析预测模块用于对所述桥墩基础桩一次成型机机体的材料进行疲劳试验，获取所述材料对应于各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，进而对所述实测典型载荷谱、各实际裂纹的裂纹位置、尺寸以及各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线进行裂纹扩展分析，确定对应于各种裂纹的裂纹扩展寿命循环数，再根据所述裂纹扩展寿命循环数确定对应裂纹的剩余疲劳寿命的估算值，最终确定桥墩基础桩一次成型机机体的剩余疲劳寿命的估算值，其中定义对应于裂纹i＝1,2,…m的剩余疲劳寿命的估算值集为{P₁,P₂,…,P_i},桥墩基础桩一次成型机机体剩余疲劳寿命的估算值P_Z则为P_Z＝min_i＝1,2,…m{P₁,P₂,…,P_i}；

对所述桥墩基础桩一次成型机机体的材料进行疲劳试验，获取所述材料对应于各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，包括：

(1)计算各种裂纹的应力强度因子幅，考虑裂纹尖端点的塑性变形区会对材料的疲劳断裂具有决定性的影响，将裂纹尖端塑性区等效于一个含有相变应变的均质夹杂，定义应力强度因子幅ΔK_pc的计算公式为：

其中，为疲劳循环载荷中由最大载荷计算得到的经塑性修正的应力强度因子值，为疲劳循环载荷中由最小载荷计算得到的经塑性修正的应力强度因子值，K_yc为远场作用下的应力强度因子，由裂纹完全张开时的载荷计算得到，ΔK_sc表示裂纹尖端塑性区引起的应力强度因子增量,R为拉伸载荷与压缩载荷的比值；

(2)构建各种裂纹的疲劳裂纹扩展速率曲线，以Paris公式为基础，考虑温度对疲劳裂纹拓展速率的影响，定义所述疲劳裂纹扩展速率的修正计算公式为：

T<0℃OR T>T_max时，

0℃≤T≤T_max时，

式中，T为试验温度，T_max为设定的最高温度，T_max的取值范围为[35℃,40℃]，a为裂纹扩展长度，N为循环次数，C和M为材料常数，ΔK_T为拟合非正常温度下裂纹扩展性能曲面后分析得到的非正常温度断裂门槛值，体现了温度对扩展速率的影响，且ΔK_T的取值范围需满足[0,ΔK_pc)。

2.根据权利要求1所述的桥墩基础桩一次成型机，其特征是，所述左刀盘和右刀盘的底部皆设置多根刀头。

3.根据权利要求2所述的桥墩基础桩一次成型机，其特征是，所述刀头为Q235钢制刀头。