台车模板受力分析.docx

台车模板受力分析台车模板分顶模、左右边摸，由于顶模受到混凝土自重、施工荷载及注浆口封口时的挤压力等荷载的作用，其受力条件显然比其他部位的模板更复杂、受力更大、结构要求更高。由于边摸与顶模的结构构造一样，边摸不受砼自重，荷载较小，因此对其强度分析时只考虑顶模。在衬砌时的混凝土自重及变强压力靠模板承受。模板的整体强度既有拱板承受又有托架及千斤支撑，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1.5m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（220mm宽，12mm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分析及强度校核，其受力见图如图1。图1、分析部分手里简图 图2、梁单元结构受力简图该部分荷载由两部分组成，一是砼的自重；二是注浆口封口时产生的较大的挤压力，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的关系。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/cm）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变化，注浆口接口处压力实际有多大，目前没有理论及实验的数据可供参考。据此情况，操作者就必须及时掌握和控制关注情况，根据操作经验判断已经灌满，并及时停止输送。1、 分析部分混凝土自重P1如图1，分析部分的长度为2米，宽为1.5米，混凝土厚为1.0米，其密度为2.45t/m3,则混凝土自重W=21.51.02.45=7.35（t）。折算成单位面荷载P1=7.35/（21.5）=2.45t/m2。2、分析部分的挤压面荷载P2该值取为4.7t/，参考自日本岐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=2.45+4.7=7.15 t/m2。3、模板的弯曲应力由于模板内表每隔250mm有一根加强角钢，因此，我们可以把他简化成每隔250mm的梁单元来考虑。将宽度为250mm的模板受到的载荷折算成梁上的线载荷。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2500.3=75mm，偏于安全。根据上述模板所受的载荷为7.15 t/m2，那么在250mm宽，长1500mm长的面积上所受的载荷为7.150.251.5=2.68（t），将此荷载作用在1,5米长的梁上，则其线载荷q为2.68/1.5=1.79（t/m）。图三、梁单元的横截面如果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3。为计算梁的弯曲应力，比先计算该梁横截面的形心，该截面是由756的角钢及15010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=Aixi/Ai, y=Aiyi/Ai表差可知角钢756的横截面积A=879.7mm，惯性矩Ix=469500mm4。将各值代入，则x=（1501075879.795.7）/（1200+879.7） =94.57mm Y=（1501075879.720.7）/（1200+879.7） =62.85mm根据组合截面的平行移轴公式计算组合截面的惯性矩： Ix=1508/12+815024.66+469500+879.733.64 =2201150.87mm4.抗弯截面模数W1= Ix/(83-54.34)=76802mm3。抗弯截面模数W2= Ix/54.34=40507mm3。简支梁受到均布载荷作用下的最大弯矩位于跨中i，其值为： Mmax=ql2/8=1.791041.52/8=5.01103（Nm）。梁的最大弯曲应力= Mmax/ W2 =5.01103/4.050710-5 =123.7Mpa。对A3钢，6s=160Mpa,所以量的强度通过。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： fmax=5ql4/384EI式中，E弹性模量，E=2.1105Mpa； I截面的惯性矩，I=2.210-6m4； q梁受到的均布载荷，q=1.79104N； l梁的长度，l=1.5m;将各值代入上式： fmax=51.791041.54/（3842.110112.210-6） =0.0025m=2.5mm。即模板的最大变形为2.5mm。通过上述的分析计算可知，整个模板的强度及刚度是足够的。参考文献1、隧道施工机械简明手册第一册，铁道部隧道工程局，1984；2、弹性和塑性力学中的有限元法，机械工业出版