盾构始发反力架验算书.doc

反力架验算书1.反力架安装反力架提供盾构机推进时所需的反力，因此反力架应具有足够的强度和刚度。反力架及支撑通过底板预埋件固定，以保证反力架的稳定性，反力架支撑设计原则主要有：1、分析各杆件的类型，计算出各杆件的临界荷载；2、对于反力架进行受力分析，确定出支撑点的最佳位置，使反力架整体变形最小；3、布置好支撑位置后，验算反力架工字钢的强度与刚度，保证其值在规范允许范围内；4、对支撑本身进行加固，形成一个桁架结构，使整个支撑可看成一个刚体，确保整体稳定性。反力架的纵向位置保证负环管片拆除后浇筑洞门时满足洞门的结构尺寸和连接要求以及支撑的稳定性。反力架的横向位置保证负环管片传递的盾构机推理准确作用在反力架上。安装反力架时，先用经纬仪双向校正两根立柱的垂直度，使其形成的平面与盾构机的推进轴线垂直。为了保证盾构机始发姿态，安装反力架和始发台架时，反力架左右偏差控制在10mm之内，高程偏差控制在5mm之内。始发台架水平轴线的垂直方向与反力架的夹角2，盾构机姿态与设计轴线垂直偏差2，水平偏差3。反力架高8.25m、宽6.45m，厚0.6m，分块加工，现场组装。反力架支撑体系从上至下分为三部分：本次反力架支撑设置4根型号为200mm*450mm的单拼工字钢，8根型号为400*450mm的双拼工字钢。顶部用四根长度为0.6米型号为200mm*450mm单拼工字钢与中板端头支撑；中部采用5根双拼工字钢（其中2根为45角与车站底板预埋钢板焊接牢靠的斜撑）；底部采用3根1.5米长型号为400mm*450mm双拼工字钢与结构底板变断面位置水平支撑牢靠。工字钢端部与结构板相连处设有封口钢板，以增大受力面积和增强钢材受力，反力架平面布置图所下所示。 图5.2-2反力架正立面图2.反力架验算反力架后支撑验算根据盾构机的构造及以往盾构始发的经验结合本工程的实际情况，作用在反力架上的总推力一般在10000KN以内，为了安全起见，本次验算按Fmax=20000KN计算，而盾构始发时，反力架受力以中部及下部为主，上方受力较小，总推力分配在反力架上、中、下各部分的比例为：上部比例：10%；中部比例：40%；下部比例：50%；45c工字钢的屈服强度=235MPa，设计强度fy=200MPa,每根单拼工字钢的面积为A=9450mm2，所以验算如下：1） 整体强度验算在该推力下需要的钢管总面积为：A总=Fmax/fy=2.0107/200=1.0105mm2则需要609钢管数量：n=A总/A=1.0105/9450=10.58,即最少需要11根单拼工字钢，而本次盾构始发，反力架设置单拼工字钢20根，包括轴向支撑18根（4根长度600mm，14根长度1500mm)，45斜撑两根(一根长4340mm，一根长8121mm），因此完全满足整体强度要求。2） 分部强度验算反力架顶部支撑验算正应力验算1=2000010310% /(49540)=52.4200MPa支撑变形量验算：l1=Fl /（EA）=1l/E=52.4600/210000 =0.14 mm 反力架中部支撑验算左边正应力验算2=2000010340% /(69540)=139.7200MPa右边正应力验算3=2000010340%/(49540cos45)=170.4200MPa左边支撑变形量验算：l2=F左l左/（EA）=2l左/E=139.7600/210000=0.4mm右边斜撑变形量验算：l3=F右l右/（EA）=3l右/E=170.44340/210000=3.52mm反力架底部支撑验算底部三根支撑均为水平支撑，其正应力4=2000010350% /(69540)=174.7200MPa底部支撑变形量l4=F底l底/（EA）=5l底/E=174.71500/210000=1.25mm综上可知，当最大推力为20000KN时，钢支撑的强度均满足要求，且钢管支撑的变形量均很小，最大变形量为3.52mm，因此盾构始发用的反力架支撑验算满足始发要求。始发掘进过程中应对反力架变形进行监控，如有异常应立即停止掘进，采取相关措施对其加固后方能继续掘进。在盾构主机组装完毕后，进行反力架的安装。由于反力架为盾构始发时提供反推力，在安装反力架时，安装原则为纵向轴线应与隧道设计轴线重合，反力架端面应与始发台轴线垂直，垂直度应控制在10mm之内，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持相对平行。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙用钢板要垫实并焊接好，以保证反力架脚板有足够的抗