1. 研究目的与意义（文献综述）

打桩船，其主要用途是于水底将管桩打入海床地基。根据打桩船类型的不同，偶尔也起着起重机的功能。桩架是打桩船的主要设备，一般设置在首甲板端部或舷侧，其主要功能为立桩、打桩、桩导向，有时也做起重作业或打夯施工。作为打桩船上最大的设备，桩架的运行安全对于打桩船至关重要。随着不断深入探索海洋环境，我国的海上工程建设任务日益繁重，海底石油开采、深水码头的兴建、海上建筑物越来越大型化，伴随而来的是桩基高度直径增加、质量增大，许多原有的打桩船已经不能满足当前的工程需要，大部分打桩船桩架长期进行满负荷作业，有的甚至无法完成打桩作业，这对打桩船和桩架的安全稳定带来了严峻挑战。这就要求打桩船有必要往安全、稳定、大型化发展，因此桩架也要有所改变。但是，对于桩架的改造并不是单纯地放大就能够满足要求的，桩架杆件过大，会导致整个桩架自重增加，浪费材料、增加成本，增加打桩船的吃水，增大固定桩架的底盘压力，特别是在海上作业，桩架对桩进行导向时要改变自身倾斜角度，绝大部分施工时间，打桩船的整体重心都比较靠近船体边缘，过大的桩架质量将会导致其中产生的惯性力增加，甚至有可能使打桩船倾覆；而杆件太过于细长会导致桩架整体失稳，底部固定端强度不够会使桩架断裂，承载力不够会造成作业施工时桩架无法起吊桩基的情况。因此，桩架在符合目前工程所需的各项安全指标的同时，必须要进行结构强度校核和结构优化，保证桩架安全，避免作业过程出现意外。

目前市面上存在的打桩船，可按用途分为两大类，一类是海洋工程打桩船，用于风电基座及导管架石油平台的打桩；一类为桥梁沉桩用打桩船，用于深水港口、沿海码头、桥梁等的打桩。根据中国目前面临的海上工程施工状态，对于打桩船桩架采取的措施主要有两种：一种是改造；一种是重新设计。改造，这种方法通常是对原有打桩船及桩架改造，加高原桩架高度或者将新桩架固定于原有桩架，提高打桩能力，这种方法节省时间和经费，能够使原有的打桩船以最快速度投入作业任务。另外一种是重新设计，根据作业需要的桩基类型，对现有的打桩船及桩架进行组合，若没有满足的组合，则需要按要求进行订做。

随着国内外对于海洋环境的开发和探索，大部分在陆地上进行施工作业的结构、设备也开始向海上施工靠拢。早期的打桩船主要用于近海港口、码头等水工设施的桩基作业。我国于 73 年从日本进口了一艘打桩船－打桩九号，该船的引进，大大提高了工程作业的效率和进度。74 年，我国先后进口了打桩六号和打桩八号，这些船的引进带动我国打桩船技术的发展进步。同年，上海港修建队工人自行建造了一艘打桩船。尽管在建国二三十年里，我国打桩船事业急速发展，但是由于国家技术还处于发展期，因此对于打桩船的研究仍然徘徊初始阶段。针对打桩船桩架的各种结构设计及分析计算，均按照起重机臂架的设计方法，即将外荷载分解成作用于桩架撑杆及大平台上的水平及垂直分力，以此校核桩架整体结构的稳性及强度，使得桩架整体的体积重量过于庞大。但是，随着海洋环境的不断深入开发，打桩船桩架与起重机臂架的作业环境和受载工况明显不同，。对于起重机臂架，起吊荷载可以通过保持一定速率匀速上升，减少作业过程中加速度带来的惯性力。而打桩船桩架不仅要考虑海上复杂的载荷环境，还不能忽略打桩时的反作用力及振动，因此，有必要对打桩船桩架的分析提供一种新的计算方式。

2. 研究的基本内容与方案

打桩船的外形如图1所示，其船体与趸船相似。在主甲板首部，有一个桩架，上有各种吊重属具、桩的夹持设备和柴油桩锤等。桩架借助于一只活塞式油缸驱动，可做±30°的俯仰运动。在主甲板中部，有起重机操船绞车各六台，用作吊桩、柴油锤及其撞击体的升降，上部夹桩器的升降以及船体的移动。在尾部主甲板以上是生活舱室机操纵室，以下是机舱。此外。在首尾及两舷均有平衡水舱，作为在作业中保持船体的平衡之用。

打桩作业程序大致如下：

3. 研究计划与安排

1-2周，收集相关文献资料，思考设计内容和技术方案，撰写开题报告；阅读外文文献及翻译。

3-4周，对选题机构及其工况要求进行分析，初步拟定液压系统原理图。

5-6周，讨论修改并绘制液压系统原理图。

4. 参考文献（12篇以上）

［1］郭洪鑫,韩桂华,李永海.液压传动系统设计实用教程.化学工业出版社,2016,7.

［2］张利平,山峻.液压站设计与使用维护.化学工业出版社,2013,4.

［3］雷天觉.新编液压工程手册.北京理工大学出版社,1998.