针梁台车模板受力分析

1、针梁台车模板受力分析针梁台车模板分顶模、左右边模及底模，由于顶模受到混凝土自重、施 工载荷及注浆口封口时的挤压力等载荷的作用，其受力条件显然比其它部位 的模板更复杂、受力更大、结构要求更高。由于边模、底模与顶模的结构构 造一样，边模、底模不受砼自重，载荷较小，因此对其强度分析时只考虑顶 模。由于针梁模板是全园式，在衬砌时的混凝土自重及边墙压力靠模板承受。 模板的每个部分都有托架联接，模板的整体强度既有拱板承受又有托架支承， 以保证模板工作时的绝对可靠。台车模板沿洞轴方向看是一个圆柱壳，只不过它是由多个1.5米高的圆柱 形组合而成。通过计算得知模板下的托架支承及圆弧拱板（300mm宽，12mm

2、厚）的刚度是足够的，而顶模最危险处应在最顶部（由于灌注时的压力）。因 此，其力学模型可取最顶部2米长度、1.5米宽的这部分模板进行受力分析及 强度校核，其受力简图如图1。图1、分析部分受力简图图2、梁单元结构受力简图该部分载荷由两部分组成，一是砼的自重；二是注浆口封口时产生的较 大挤压力，该值的取值是一个不确定的，它与灌注封口时的操作有极大关系。 如果混凝土已经灌满，而操作人员仍然由输送泵输送混凝土，由于输送泵的 理论出口压力(36.5kg/cm2)很大，就有可能造成模板的变形破坏。由于输送 管的长度及高度的变化，注浆口接口处压力实际有多大，目前没有理论及实 验验证的数据可供参考。据此情况，操

3、作者就必须及时掌握和控制灌注情况， 根据操作经验判定已经灌满，并及时停止输送。1、分析部分的混凝土自重P1如图1，分析部分的长为2米，宽为1.5米，混凝土厚为0.8m，其密度为 2.45t/m3,则混凝土自重W=2X1.5X0.8X2.45=5.88(t)。折算成单位面载荷 P =5.88/ (2X1.5) =1.96t/m2。12、分析部分的挤压面载荷P2该值取为4.7t/m2,参考自日本歧阜工业公司提供的参数1。那么，这 部分模板就受到P1与P2的作用，两部分的合力P=P1+P2=1.96+4.7=6.66t/m2。3、模板的弯曲应力由于模板的内表面每隔250mm有一根加强角钢，因此，我们

4、可以把它简 化成每隔250mm的梁单元来考虑。将宽度为250mm的模板所受到的载荷折算 成梁上线载荷。这是在有限元单元处理中常用的方法，其翼缘板的宽度取它 与之相邻筋板间距的30% (参考2中97页)，即250X0.3=75 mm，偏于安全。根据上述模板所受的面载荷为6.66t/m2，那么在250mm宽，1500 mm长的面 积上所受到的载荷为6.66X0.25X1.5=2.5(t)，将此载荷作用在1.5米长的 梁上，则其线载荷q为2.5/1.5=1.67(t/m)。如要对整个模板进行受力分析，就必须将整个模板等效成梁单元的空间框 架结构，利用有限元理论，通过电算进行有限元分析。这里，我们只能

5、取一 根梁进行分析，简化后的梁单元力学模型按简支梁处理，其受力简图如图2, 这是因为两边有250mm高的拱板及立柱支承。梁的横截面如图3。图3、梁单元的横截面为计算梁的弯曲应力，必先计算该梁横截面的形心，该截面是由75X6 的角钢及150X8的组合截面，根据图示坐标系，计算组合截面形心O0的X、Y 坐标。根据3中附1-4组合截面形心公式计算形心的X、Y坐标。x=ZAiXi/ZAi，y=ZAiyi/ZAi查表可知角钢75X6的横截面积A=879.7 mm2，惯性矩Ix=469500 mm4。将各值代入，则 x= (150X8X75+879.7X95.7)/(1200+879.7)=83.76 m

6、my= (150X8X79+879.7X20.7)/(1200+879.7)=54.34 mm根据组合截面的平行移轴公式计算组合截面的惯性矩:Ix =150 X 83/12+8 X 150 X 24.662+469500+879.7 X 33.642= 2201150.87 mm4。抗弯截面模数 W1= Ix/ (83-54.34) = 76802 mm3。抗弯截面模数 W2= Ix/54.34 = 40507 mm3。简支梁受到均布载荷作用下的最大弯矩位于跨中，其值为：Mm = ql2/8 = 1.67X 104X 1.52/8 = 4.7X 103 (N.m)。梁的最大弯曲应力a = Mmax / W2=4.7X103/4.0507X10-5=116.03Mpa。对A3钢，6s=160Mpa，所以，梁的强度通过。4、模板的最大位移梁单元的最大变形量，即模板的最大位移。根据公式41-114中对应的受均布载荷简支梁的位移公式：fm = 5qL/384EI式中，E-弹性模量，E=2.1X105 Mpa;I-截面的惯性矩,I=2.2 X10-6 m4;q-梁受到的均布载荷，q=1.67 X 104 N;l梁的长度，l=l .5 m;将各值代入上式：fm = 5