始发托架计算书.doc

深圳市地铁龙岗线3102标段翠竹站田贝站站区间左线始发托架计算书 编 制 人： 审 核 人： 审 批 人： 编制单位：北京城建集团有限责任公司编制日期：二00九年六月二十五日目 录一、设计、计算总说明2二、计算原则3三、结构计算43.1 始发托架的结构布置形式43.2 力学模型43.3轨道梁受力分析53.4荷载组合效应分析53.5力学计算8四、截面承载能力复核114.1截面参数计算114.2查内力包络图，求最大内力值13一、设计、计算总说明该托架为深圳市地铁龙岗线3102标翠竹路站田贝站盾构区间左线盾构机始发用。托架借鉴其他施工单位成熟的结构设计形式，进行符合本工程实际需要的设计。托架外作用荷载即盾构机自重和始发是刀盘扭矩以及盾构机推进时产生的摩擦阻力总和。通过分析，我们只验算托架轨道梁的受力，其余部分因为属于短跨梁、矮柱等有利形式，直接与地基连接，故不需验算。托架轨道梁内力计算采用中国建筑科学研究院开发的PKPM2005版钢结构STS模块为计算工具。二、计算原则1、以偏向于安全性的原则。所有计算必须满足实际结构受力的情况，必须满足强度、刚度和稳定性的要求。2、在满足第1项的前提下以更符合经济性指标为修改结构形式、截面参数等的依据。3、参照其他施工单位成熟的设计经验为指导，借鉴其成熟的结构设计形式，以修改和复核计算为方向进行反力架结构设计。4、但凡构件连接处除采用螺栓连接外，需要视情况进行必要的角焊缝加固，特殊情况下，可增设支托抗剪、焊钢板抗弯，以保证连接处强度不低于母体强度。三、结构计算3.1 始发托架的结构布置形式始发托架有若干榀桁架组成，通过轨道梁把桁架连系在一起。形成整体受力结构。盾体之间作用在轨道梁上，由轨道梁传递荷载到桁架上，再由桁架传递到始发井底地基。轨道梁和桁架采用螺栓、焊接形式连接。如下图所示：始发托架立面示意图始发托架平面示意图3.2 力学模型如上图所示，始发托架为桁架体系结构。盾体引起的荷载直接作用在轨道梁上，通过桁架传递到井底基础。故轨道梁是计算分析的重点，而桁架只是起到把荷载均匀传递到基础。轨道梁实际是一等跨连续梁（如下图所示）。q(X)为盾体的重量，沿长度方向，盾体自重不一样，故q(X)为x的应变量。 始发托架立面示意图3.3轨道梁受力分析：如右图所示，由于轨道梁布置形式的特殊性，为了便于计算，把荷载P分解成y轴方向和z轴方向两个力矢量Py，Pz 。P即为上述q线荷载在剖切面上的点荷载。始发托架轨道梁受力分解图其中：3.4荷载组合效应分析考虑到盾构机始发、过站时，托架都要作为承重结构使用，故应分别计算始发、过站时盾体对托架的荷载效应。 始发姿态，盾体全部作用在始发托架上。如下图所示。 过站1姿态，前盾、刀盘作用在托架上，其余盾体在隧道内。 过站2姿态，中盾、前盾和刀盘作用在托架上，尾盾在隧道内。3.4荷载取值根据盾构机自重和机身部位长度，可以得到详细的各部位的对托架的荷载作用值Q（x）。 Q（x）=H*9.8kN/t*/L ,可得下表详细资料。部位长度L(m)重量H(t)Q(x)(kN.m)刀盘0.8557657前盾1.792530中盾2.58101384尾盾3.32677则根据坐标变换有：；3.5力学计算根据以上分析和计算，我可以在PKPM中建立轨道横梁在3种姿态下的受力模型。并以此得出内力图。 四、截面承载能力复核4.1截面参数计算由于始发托架的轨道梁布置形式比较特殊，不利于计算，可通过转换变成利于计算的形式（见下图），为考虑偏于安全的原则，我们不计算左侧的工字型截面，而是把这个通长布置的梁作为抗扭转、抗剪切安全储备。转化后截面形状参数见下图；截面参数计算：；4.2查内力包络图，求最大内力值4.2.1各状态下内力极值 始发态：M+ymax=364.5kN.m；M+zmax=169.6kN.m；M-ymax=135.9kN.m；M-zmax=63.4kN.m；Vymax=387.4kN；Vzmax=181.1kN； 过站1姿态：M+ymax=48.6kN.m；M+zmax=20.6kN.m；M-ymax=33.8kN.m；M-zmax=15.7kN.m；Vymax=363.9kN；Vzmax=169.2kN； 过站2姿态：M+ymax=356.1kN.m；M+zmax=165.6kN.m；M-ymax=105.5kN.m；M-zmax=49.2kN.m；Vymax=358.5kN；Vzmax=166.6kN；4.2.2各状态下内力最大截面应力极值 始发姿态下内力极值 过站1姿态下内力极 过站2姿态下内力极值故通过以上计算分析可知：+max=184.3