隧道衬砌台车受力计算

1 项目项目 隧道隧道 台车结构计算书台车结构计算书 2007 年年 03 月月 2 台车台车 1 佰信特双线出口台车佰信特双线出口台车 一 概况 模板台车就位完毕 整个台车两端各设一个底托传力到初支底面上 台车 适用于佰信特双线隧道出口 轮廓半径为 R 4010 7750mm 枕木高度 H 200mm 钢轨型号为 43Kg m H 140mm 过车净空为 B H 5000 4000mm 台车中心高 8825mm 模板高 8250mm 台车长度 10m 二衬混凝土灌注厚度按 0 6 米计算 一次浇注成型 混凝土标号 c30 w8 s150 模板支架如图 1 计算参照 建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204 2002 水工 混凝土施工规范 DL T5144 2001 钢结构设计规范 GB50017 2003 内轨顶面 模板支架图 二 荷载计算 1 荷载计算 1 上部垂直荷载 永久荷载标准值 上部钢筋混凝土自重标准值 2 0 0 6 9 27 25 278 1KN 模板自重标准值 2 0 9 27 0 01 78 5 14 55KN 弧板自重标准值 9 27 0 6 0 012 0 4 0 012 78 5 8 73KN 台梁立柱自重 0 0068 1 75 0 6 2 78 5 2 51KN 3 上部纵梁自重 0 22 0 5 2 2 78 5 34 54KN 可变荷载标准值 施工人员及设备荷载标准值 2 5KN m2 振捣混凝土时产生的荷载标准值 2 0KN m2 2 中部侧向荷载 永久荷载标准值 新浇注混凝土对模板侧面的压力标准值 2 1 210 22 0 vtF c 0 22 25 8 1 2 1 15 10 5 60 6KN m2 25 3 3 82 5KN m2HF c 取两者中的较小值 故最大压力为 60 6KN m2 有效压力高度 h 2 42m 换算为集中荷载 60 6 4 5 2 136 35KN 其中 F 新浇混凝土对模板的最大侧压力 混凝土的表观密度 c 新浇混凝土的初凝时间 0 t 混凝土的浇筑速度 v 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度 H 外加剂影响修正系数 1 混凝土坍落度影响修正系数 2 有效压力高度 h 可变荷载标准值 倾倒混凝土荷载值 2 0 KN m2 振捣混凝土时产生的荷载标准值 4 0KN m2 2 荷载组合 4 1 组合 1 恒载 1 2 活载 1 4 2 组合 2 恒载 1 0 活载 1 0 三 钢模板设计 钢模板的作用是保持隧洞衬砌混凝土浇筑的外形及承担混凝土浇筑载荷 钢模板主要由面板 弧形板 支撑角钢 立筋板 活动铰构成 活动铰将其分 成几段 利用连接螺栓合成整理 A 设计假定 面板弧形板按照双铰耳设计 最大正负弯矩区采用加强措 施 面板按四边支撑或三边支撑一边自由板计算 B 荷载及其组合 顶拱钢模面板的计算荷载包括设计衬砌混凝土浇筑荷 载 允许超挖及局部过大超挖部分的混凝土浇筑荷载和面板的自重等 q q0 q1 q2 q3 式中 q 面板计算载荷 q0 面板自重 按照初选面板厚度计算 q1 设计衬砌混凝土荷载 q1 h 钢筋混凝土容重 h 设计衬砌厚度 q2 允许超挖部分的混凝土载荷 按允许 0 2 0 3m 计 q3 局部过大超挖部分回填的混凝土荷载 不包括允许超挖部分 为 1 2m q4 含义同 仅加载部位有异 q5 混凝土侧压力 q 5 R C R 内部插入震捣器影响半径 采用 0 75m C 混凝土入仓对模板的冲击力 目前 设计中采用 0 2tf m2 5 1 模 板面 板计 算 面板 是以 肋板 为支座的连续梁 可简化为五跨连续梁进行计算 按照荷载组合 1 取 1m 宽 的板条计算 面板计算简图 对拱顶面板 q 1 2 1 0 25 1 0 78 5 0 01 2 0 1 4 33 6KN m 对侧墙面板 q 1 2 1 0 60 6 6 0 1 4 81 12KN m 取侧墙模板进行验算 取荷载调整系数 0 85 有 q 81 12 0 85 68 95KN m 故 Mmax 0 105ql2 0 105 68 95 0 282 0 57KN m 模板钢材 Q235 10 厚钢板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 1 6 10 5m3 I 8 3 10 8m4 荷 载荷 载 组 合 面 板 q1 q2 q3 设计情况 I 顶拱浇筑完时 q0 q1 q2 设计情况 II 侧墙浇筑到顶 拱时 q5 校核情况 I 中间 1 4 跨有 局部超挖时 q0 q1 q2 q4 q0 设计衬砌混凝土 q1 允许超挖部分回填 q2 局部过大超挖回 q3 同 q3 加载部位有 q4 混凝土侧压力 q5 弧 形 板 校核情况 II 半跨有局部超 挖时 q0 q1 q2 q3 6 所以有 强度验算 nxx x W M 90 4N mm2 215N mm2 安全f 刚度验算 0 644ql4 100EIv 0 644 66 0 0 2864 100 2 06 105 1 8 10 8 0 77mm 250 1 1mm 满足要求 l 根据计算结果 钢模板面板适合采用 10mm 厚的钢板 2 模板肋板计算 横肋布置按 500mm 考虑 计算简图如下 肋板计算简图 故 Mmax 0 125ql2 0 125 68 95 0 52 2 1KN m 模板钢材 Q235 90 56 6 钢板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵 抗矩 W 分别为 W 11 74 10 6m3 I 7 103 10 7m4 所以有 强度验算 nxx x W M 155 5N mm2 215N mm2 安全f 刚度验算 5ql4 384EIv 0 3mm 250 1 1mm 满足要求 l 3 弧板计算 顶模弧板采用 A3 12 钢板 宽度 600mm 边模弧板宽度 300mm 加强筋 采用钢板及 90 56 6 的角钢 中心间距 230mm 荷载为模板荷载和自重 1 对于边模弧板 考虑中间支座作用 采用 ANSYS 分析内力如下 7 边模的弯矩图和剪力图 最不利的弯矩和剪力为 10326N m 26975N x MV 边模弧板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 1 8 10 4m3 I 2 7 10 5m4 所以有 nxx x W M 49 9N mm2 215N mm2 安全f 50 0 N mm2 125 N mm2 安全 w It VS v f 8 边模的位移图 采用组合 1 计算结果 刚度验算 8 25mm 250 24 3mm 满足要求vl 2 对于顶模弧板 采用 ANSYS 分析内力如下 顶模的弯矩图和剪力图 最不利的弯矩和剪力为 3802N m 13698N x MV 顶模弧板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 7 2 10 4m3 I 2 16 10 4m4 9 所以有 nxx x W M 25 2N mm2 215N mm2 安全f w It VS 35 2 N mm2 125 N mm2 安全 v f 顶模的位移图 采用组合 1 计算结果 刚度验算 0 54mm 250 29 7mm 满足要求vl 4 模板支架的计算 模板支架按照钢框架结构计算 荷载见 二 荷载计算 钢材 Q235 门 架横梁截面尺寸 250 700mm 结构为焊接工字型 上下面板 14 立板为 12 门架横梁钢的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 3 22 106mm3 I 1 127 109mm4 立柱截面尺寸 250 450mm 结构为焊接工字型 上下面板 14 立板为 12 立柱的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 1 813 106mm3 I 4 079 108mm4 图 2 支架计算简图 采用 SAP2000 计算 组合 2 计算结果如下 10 支架弯矩图 支架剪力图 11 支架轴力图 位置 弯矩 KN m 剪力 KN 立柱顶88 979 7 立柱中37 018 4 立柱下58 343 0 顶梁端部88 9158 9 顶梁边66 4151 7 顶梁中9 783 3 斜撑5 61 2 1 立柱计算 对各点进行受力验算 立柱最不利的弯矩和剪力 轴力为 88900N m 79700N N 159430N x MV 所以有 16 0 N mm2 125 N mm2 安全 w It VS v f 10 2 14 8 N mm2 215 N mm2 安全 nxx x n W M A N v f 采用组合 1 计算结果 12 刚度验算 1 6mm 250 18mm 满足要求vl 2 框架梁计算 对各点进行受力验算 顶梁最不利的弯矩和剪力 轴力为 88900N m 158900N N 79740N x MV 所以有 6 6 27 6N mm2 215N mm2 安全 nxx x n W M A N f 31 9 N mm2 125 N mm2 安全 w It VS v f 采用组合 1 计算结果 刚度验算 1 2mm 215N mm2 nxx x W M f 233 0 N mm2 125 N mm2 不安全 w It VS v f 采用组合 1 计算结果 刚度验算 67 8mm 215N mm2 xb x W M f 如果考虑底梁下的千斤顶的支座作用 结构是满足要求的 如果不考虑支 座作用 结构靠整个大梁受力 则需加大底梁截面 台车台车 2 佰信特双线出口台车佰信特双线出口台车 一 概况 模板台车就位完毕 整个台车两端各设一个底托传力到初支底面上 台车 适用于佰信特双线隧道进口 轮廓半径为 R 5450mm 枕木高度 H 200mm 钢轨型号为 43Kg m H 140mm 过车净空为 B H 6000 4000mm 台车中 心高 8775mm 模板高 8400mm 台车长度 10m 二衬混凝土灌注厚度按 0 6 米计算 一次浇注成型 混凝土标号 c30 w8 s150 模板支架如图 1 计算 参照 建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 混凝土结构工程施工质量验收 规范 GB50204 2002 水工混凝土施工规范 DL T5144 2001 钢结构 设计规范 GB50017 2003 14 内轨顶面 模板支架图 二 荷载计算 1 荷载计算 1 上部垂直荷载 永久荷载标准值 上部钢筋混凝土自重标准值 2 0 0 6 10 8 25 324KN 模板自重标准值 2 0 10 8 0 01 78 5 17 0KN 弧板自重标准值 10 8 0 6 0 012 0 4 0 012 78 5 10 2KN 台梁立柱自重 0 0068 1 8 1 0 2 78 5 3 0KN 上部纵梁自重 0 22 2 0 5 0 012 2 2 78 5 3 54KN 可变荷载标准值 施工人员及设备荷载标准值 2 5KN m2 振捣混凝土时产生的荷载标准值 2 0KN m2 2 中部侧向荷载 永久荷载标准值 新浇注混凝土对模板侧面的压力标准值 2 1 210 22 0 vtF c 0 22 25 8 1 2 1 15 10 5 60 6KN m2 25 3 3 82 5KN m2HF c 取两者中的较小值 故最大压力为 60 6KN m2 15 有效压力高度 h 2 42m 换算为集中荷载 60 6 6 3 2 42 2 42 2 308 45KN 其中 F 新浇混凝土对模板的最大侧压力 混凝土的表观密度 c 新浇混凝土的初凝时间 0 t 混凝土的浇筑速度 v 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度 H 外加剂影响修正系数 1 混凝土坍落度影响修正系数 2 有效压力高度 h 可变荷载标准值 倾倒混凝土荷载值 2 0 KN m2 振捣混凝土时产生的荷载标准值 4 0KN m2 2 荷载组合 1 组合 1 恒载 1 2 活载 1 4 2 组合 2 恒载 1 0 活载 1 0 三 钢模板设计 钢模板的作用是保持隧洞衬砌混凝土浇筑的外形及承担混凝土浇筑载荷 钢模板主要由面板 弧形板 支撑角钢 立筋板 活动铰构成 活动铰将其分 成几段 利用连接螺栓合成整理 A 设计假定 面板弧形板按照双铰耳设计 最大正负弯矩区采用加强措 施 面板按四边支撑或三边支撑一边自由板计算 B 荷载及其组合 顶拱钢模面板的计算荷载包括设计衬砌混凝土浇筑荷 载 允许超挖及局部过大超挖部分的混凝土浇筑荷载和面板的自重等 16 q q0 q1 q2 q3 式中 q 面板计算载荷 q0 面板自重 按照初选面板厚度计算 q1 设计衬砌混凝土荷载 q1 h 钢筋混凝土容重 h 设计衬砌厚度 q2 允许超挖部分的混凝土载荷 按允许 0 2 0 3m 计 q3 局部过大超挖部分回填的混凝土荷载 不包括允许超挖部分 为 1 2m q4 含义同 仅加载部位有异 q5 混凝土侧压力 q 5 R C R 内部插入震捣器影响半径 采用 0 75m C 混凝土入仓对模板的冲击力 目前 设计中采用 0 2tf m2 1 模 板面 板计 算 面板 是以 肋板 为支座的连续梁 可简化为五跨连续梁进行计算 按照荷载组合 1 取 1m 宽 的板条计算 荷 载荷 载 组 合 面 板 q1 q2 q3 设计情况 I 顶拱浇筑完时 q0 q1 q2 设计情况 II 侧墙浇筑到顶 拱时 q5 校核情况 I 中间 1 4 跨有 局部超挖时 q0 q1 q2 q4 q0 设计衬砌混凝土 q1 允许超挖部分回填 q2 局部过大超挖回 q3 同 q3 加载部位有 q4 混凝土侧压力 q5 弧 形 板 校核情况 II 半跨有局部超 挖时 q0 q1 q2 q3 17 面板计算简图 对拱顶面板 q 1 2 1 0 25 1 0 78 5 0 01 2 0 1 4 33 6KN m 对侧墙面板 q 1 2 1 0 60 6 6 0 1 4 81 12KN m 取侧墙模板进行验算 取荷载调整系数 0 85 有 q 81 12 0 85 68 95KN m 故 Mmax 0 105ql2 0 105 68 95 0 282 0 57KN m 模板钢材 Q235 10 厚钢板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 1 6 10 5m3 I 8 3 10 8m4 所以有 强度验算 nxx x W M 90 4N mm2 215N mm2 安全f 刚度验算 0 644ql4 100EIv 0 644 66 0 0 2864 100 2 06 105 1 8 10 8 0 77mm 250 1 1mm 满足要求 l 根据计算结果 钢模板面板适合采用 10mm 厚的钢板 2 模板肋板计算 横肋布置按 500mm 考虑 计算简图如下 18 肋板计算简图 故 Mmax 0 125ql2 0 125 68 95 0 52 2 1KN m 模板钢材 Q235 90 56 6 钢板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵 抗矩 W 分别为 W 11 74 10 6m3 I 7 103 10 7m4 所以有 强度验算 nxx x W M 155 5N mm2 215N mm2 安全f 刚度验算 5ql4 384EIv 0 3mm 250 1 1mm 满足要求 l 3 弧板计算 顶模弧板采用 A3 12 钢板 宽度 600mm 边模弧板宽度 300mm 加强筋 采用钢板及 90 56 6 的角钢 中心间距 230mm 荷载为模板荷载和自重 1 对于边模弧板 考虑中间支座作用 采用 ANSYS 分析内力如下 19 边模的弯矩图和剪力图 最不利的弯矩和剪力为 14139N m 29036N x MV 边模弧板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 1 8 10 4m3 I 2 7 10 5m4 所以有 nxx x W M 68 3N mm2 215N mm2 安全f 65 4 N mm2 125 N mm2 安全 w It VS v f 边模的位移图 采用组合 1 计算结果 20 刚度验算 6 2mm 250 23 7mm 满足要求vl 2 对于顶模弧板 采用 ANSYS 分析内力如下 顶模的弯矩图和剪力图 最不利的弯矩和剪力为 2809N m 9923N x MV 顶模弧板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 7 2 10 4m3 I 2 16 10 4m4 所以有 nxx x W M 20 1N mm2 215N mm2 安全f w It VS 30 2 N mm2 125 N mm2 安全 v f 顶模的位移图 21 采用组合 1 计算结果 刚度验算 1 1mm 250 36mm 满足要求vl 4 模板支架的计算 模板支架按照钢框架结构计算 荷载见 二 荷载计算 钢材 Q235 门 架横梁截面尺寸 250 700mm 结构为焊接工字型 上下面板 14 立板为 12 门架横梁钢的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 3 22 106mm3 I 1 127 109mm4 立柱截面尺寸 250 450mm 结构为焊接工字型 上下面板 14 立板为 12 立柱的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 1 813 106mm3 I 4 079 108mm4 图 2 支架计算简图 采用 SAP2000 计算 组合 2 计算结果如下 支架弯矩图 22 支架剪力图 支架轴力图 位置 弯矩 KN m 剪力 KN 立柱顶181 4188 8 立柱中167 888 8 立柱下96 0132 2 顶梁端部181 4182 1 顶梁中89 081 0 斜撑24 38 8 1 立柱计算 23 对各点进行受力验算 立柱最不利的弯矩和剪力 轴力为 181400N m 188800N N 182155N x MV 所以有 188800 2 7144 106 4 079 108 12 w It VS 104 7 N mm2 125 N mm2 安全 v f 182155 12064 181400 103 1 15 1 813 106 nxx x n W M A N 15 1 87 102 1 N mm2 215 N mm2 安全 v f 采用组合 1 计算结果 刚度验算 3 4mm 250 19mm 满足要求vl 2 框架梁计算 对各点进行受力验算 顶梁最不利的弯矩和剪力 轴力为 181400N m 182100N N 188760N x MV 所以有 188760 15064 181400 103 1 15 3 22 106 nxx x n W M A N 12 5 48 99 61 5N mm2 215N mm2 安全f 182100 5 2724 106 1 127 109 12 w It VS 71 0N mm2 125 N mm2 安全 v f 采用组合 1 计算结果 刚度验算 4 3mm 215N mm2 f 563830 4 566 106 8 49 108 12 w It VS 252 0 N mm2 125 N mm2 不安全 v f 采用组合 1 计算结果 刚度验算 78 8mm 215N mm2 xb x W M f 25 如果考虑底梁下的千斤顶的支座作用 结构是满足要求的 如果不考虑支 座作用 结构靠整个大梁受力 则需加大底梁截面 台车台车 3 中天山中天山 TBM 台车台车 一 概况 模板台车就位完毕 整个台车两端各设一个底托传力到初支底面上 台车 适用于中天山 TBM 隧道 轮廓半径为 R 4400mm 枕木高度 H 200mm 钢 轨型号为 43Kg m H 140mm 过车净空为 B H 4200 4200mm 台车中心 高 7825mm 模板高 7450mm 台车长度 10m 二衬混凝土灌注厚度按 0 6 米 计算 一次浇注成型 混凝土标号 c30 w8 s150 模板支架如图 1 计算参 照 建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 混凝土结构工程施工质量验收规 范 GB50204 2002 水工混凝土施工规范 DL T5144 2001 钢结构设 计规范 GB50017 2003 内轨顶面 模板支架图 二 荷载计算 1 荷载计算 1 上部垂直荷载 永久荷载标准值 上部钢筋混凝土自重标准值 2 0 0 6 8 5 25 255KN 模板自重标准值 2 0 8 5 0 01 78 5 13 3KN 26 弧板自重标准值 8 5 0 6 0 012 0 4 0 012 78 5 8 0KN 台梁立柱自重 0 0068 1 7 2 78 5 1 8KN 上部纵梁自重 0 22 2 0 5 0 012 2 2 78 5 3 54KN 可变荷载标准值 施工人员及设备荷载标准值 2 5KN m2 振捣混凝土时产生的荷载标准值 2 0KN m2 2 中部侧向荷载 永久荷载标准值 新浇注混凝土对模板侧面的压力标准值 2 1 210 22 0 vtF c 0 22 25 8 1 2 1 15 10 5 60 6KN m2 25 2 5 62 5KN m2HF c 取两者中的较小值 故最大压力为 60 6KN m2 有效压力高度 h 2 42m 换算为集中荷载 60 6 5 2 42 2 42 2 229 67KN 其中 F 新浇混凝土对模板的最大侧压力 混凝土的表观密度 c 新浇混凝土的初凝时间 0 t 混凝土的浇筑速度 v 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度 H 外加剂影响修正系数 1 混凝土坍落度影响修正系数 2 有效压力高度 h 可变荷载标准值 倾倒混凝土荷载值 2 0 KN m2 27 振捣混凝土时产生的荷载标准值 4 0KN m2 2 荷载组合 1 组合 1 恒载 1 2 活载 1 4 2 组合 2 恒载 1 0 活载 1 0 三 钢模板设计 钢模板的作用是保持隧洞衬砌混凝土浇筑的外形及承担混凝土浇筑载荷 钢模板主要由面板 弧形板 支撑角钢 立筋板 活动铰构成 活动铰将其分 成几段 利用连接螺栓合成整理 A 设计假定 面板弧形板按照双铰耳设计 最大正负弯矩区采用加强措 施 面板按四边支撑或三边支撑一边自由板计算 B 荷载及其组合 顶拱钢模面板的计算荷载包括设计衬砌混凝土浇筑荷 载 允许超挖及局部过大超挖部分的混凝土浇筑荷载和面板的自重等 q q0 q1 q2 q3 式中 q 面板计算载荷 q0 面板自重 按照初选面板厚度计算 q1 设计衬砌混凝土荷载 q1 h 钢筋混凝土容重 h 设计衬砌厚度 q2 允许超挖部分的混凝土载荷 按允许 0 2 0 3m 计 q3 局部过大超挖部分回填的混凝土荷载 不包括允许超挖部分 为 1 2m q4 含义同 仅加载部位有异 q5 混凝土侧压力 q 5 R C R 内部插入震捣器影响半径 采用 0 75m C 混凝土入仓对模板的冲击力 目前 设计中采用 0 2tf m2 28 1 模 板面 板计 算 面板 是以 肋板 为支座的连续梁 可简化为五跨连续梁进行计算 按照荷载组合 1 取 1m 宽 的板条计算 面板计算简图 对拱顶面板 q 1 2 1 0 25 1 0 78 5 0 01 2 0 1 4 33 6KN m 对侧墙面板 q 1 2 1 0 60 6 6 0 1 4 81 12KN m 取侧墙模板进行验算 取荷载调整系数 0 85 有 q 81 12 0 85 68 95KN m 故 Mmax 0 105ql2 0 105 68 95 0 282 0 57KN m 模板钢材 Q235 10 厚钢板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 1 6 10 5m3 I 8 3 10 8m4 荷 载荷 载 组 合 面 板 q1 q2 q3 设计情况 I 顶拱浇筑完时 q0 q1 q2 设计情况 II 侧墙浇筑到顶 拱时 q5 校核情况 I 中间 1 4 跨有 局部超挖时 q0 q1 q2 q4 q0 设计衬砌混凝土 q1 允许超挖部分回填 q2 局部过大超挖回 q3 同 q3 加载部位有 q4 混凝土侧压力 q5 弧 形 板 校核情况 II 半跨有局部超 挖时 q0 q1 q2 q3 29 所以有 强度验算 nxx x W M 90 4N mm2 215N mm2 安全f 刚度验算 0 644ql4 100EIv 0 644 66 0 0 2864 100 2 06 105 1 8 10 8 0 77mm 250 1 1mm 满足要求 l 根据计算结果 钢模板面板适合采用 10mm 厚的钢板 2 模板肋板计算 横肋布置按 500mm 考虑 计算简图如下 肋板计算简图 故 Mmax 0 125ql2 0 125 68 95 0 52 2 1KN m 模板钢材 Q235 90 56 6 钢板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵 抗矩 W 分别为 W 11 74 10 6m3 I 7 103 10 7m4 所以有 强度验算 nxx x W M 155 5N mm2 215N mm2 安全f 刚度验算 5ql4 384EIv 0 3mm 250 1 1mm 满足要求 l 3 弧板计算 顶模弧板采用 A3 12 钢板 宽度 600mm 边模弧板宽度 300mm 加强筋 采用钢板及 90 56 6 的角钢 中心间距 230mm 荷载为模板荷载和自重 1 对于边模弧板 考虑中间支座作用 采用 ANSYS 分析内力如下 30 边模的弯矩图和剪力图 最不利的弯矩和剪力为 2238N m 18948N x MV 边模弧板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 1 8 10 4m3 I 2 7 10 5m4 所以有 nxx x W M 10 8N mm2 215N mm2 安全f 52 4 N mm2 125 N mm2 安全 w It VS v f 31 边模的位移图 采用组合 1 计算结果 刚度验算 2 7mm 250 20mm 满足要求vl 2 对于顶模弧板 采用 ANSYS 分析内力如下 顶模的弯矩图和剪力图 最不利的弯矩和剪力为 2959N m 10033N x MV 顶模弧板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 7 2 10 4m3 I 2 16 10 4m4 32 所以有 nxx x W M 22 1N mm2 215N mm2 安全f w It VS 30 5 N mm2 125 N mm2 安全 v f 顶模的位移图 采用组合 1 计算结果 刚度验算 1 0mm 250 29mm 满足要求vl 4 模板支架的计算 模板支架按照钢框架结构计算 荷载见 二 荷载计算 钢材 Q235 门 架横梁截面尺寸 250 700mm 结构为焊接工字型 上下面板 14 立板为 12 门架横梁钢的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 3 22 106mm3 I 1 127 109mm4 立柱截面尺寸 250 450 750 mm 结构为焊接工字型 上下面板 14 立板为 12 图 2 支架计算简图 采用 SAP2000 计算 组合 2 计算结果如下 33 支架弯矩图 支架剪力图 支架轴力图 34 位置 弯矩 KN m 剪力 KN 立柱顶124 8193 5 立柱中127 2117 0 顶梁端部124 8208 5 顶梁中1 52 6 1 立柱计算 对各点进行受力验算 立柱最不利的弯矩和剪力 轴力为 127200N m 193500N N 210940N x MV 所以有 193500 2 7144 106 4 079 108 12 w It VS 107 3 N mm2 125 N mm2 安全 v f 210940 12064 127200 103 1 15 1 813 106 nxx x n W M A N 17 5 61 78 5 N mm2 215 N mm2 安全 v f 采用组合 1 计算结果 刚度验算 3 2mm 250 14mm 满足要求vl 2 框架梁计算 对各点进行受力验算 顶梁最不利的弯矩和剪力 轴力为 124800N m 208500N N 193620N x MV 所以有 193620 15064 124800 103 1 15 3 22 106 nxx x n W M A N 12 8 33 7 46 5N mm2 215N mm2 安全f 208500 5 2724 106 1 127 109 12 w It VS 81 3N mm2 125 N mm2 安全 v f 35 采用组合 1 计算结果 刚度验算 5 1mm 215N mm2 f 36 435010 4 566 106 8 49 108 12 w It VS 194 4 N mm2 125 N mm2 不安全 v f 采用组合 1 计算结果 刚度验算 56 6mm 250 40mm 不满足要求vl 整体稳定性验算 1300280 1 6 3400 215N mm2 xb x W M f 如果考虑底梁下的千斤顶的支座作用 结构是满足要求的 如果不考虑支 座作用 结构靠整个大梁受力 则需加大底梁截面 台车台车 4 中天山中天山 级围岩单线隧道台车级围岩单线隧道台车 一 概况 模板台车就位完毕 整个台车两端各设一个底托传力到初支底面上 台车 适用于中天山隧道 级围岩单线段 钻爆法施工 轮廓半径为 R 3010 6750mm 枕木高度 H 200mm 钢轨型号为 43Kg m H 140mm 过 车净空为 B H 3400 4000mm 台车中心高 7775mm 模板高 7400mm 台 车长度 10m 二衬混凝土灌注厚度按 0 6 米计算 一次浇注成型 混凝土标号 c30 w8 s150 模板支架如图 1 计算参照 建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204 2002 水工 混凝土施工规范 DL T5144 2001 钢结构设计规范 GB50017 2003 37 2400 3 9 8 7 6 5 4 10 2 1 模板支架图 二 荷载计算 1 荷载计算 1 上部垂直荷载 永久荷载标准值 上部钢筋混凝土自重标准值 2 0 0 6 7 3 25 219KN 模板自重标准值 2 0 7 3 0 01 78 5 11 4KN 弧板自重标准值 7 3 0 6 0 012 0 4 0 012 78 5 6 9KN 台梁立柱自重 0 0068 1 9 0 9 2 78 5 3 0KN 上部纵梁自重 0 22 2 0 5 0 012 2 2 78 5 3 54KN 可变荷载标准值 施工人员及设备荷载标准值 2 5KN m2 振捣混凝土时产生的荷载标准值 2 0KN m2 2 中部侧向荷载 永久荷载标准值 新浇注混凝土对模板侧面的压力标准值 2 1 210 22 0 vtF c 0 22 25 8 1 2 1 15 10 5 60 6KN m2 38 25 2 7 67 5KN m2HF c 取两者中的较小值 故最大压力为 60 6KN m2 有效压力高度 h 2 42m 换算为集中荷载 60 6 5 5 2 42 2 42 2 260 0KN 其中 F 新浇混凝土对模板的最大侧压力 混凝土的表观密度 c 新浇混凝土的初凝时间 0 t 混凝土的浇筑速度 v 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度 H 外加剂影响修正系数 1 混凝土坍落度影响修正系数 2 有效压力高度 h 可变荷载标准值 倾倒混凝土荷载值 2 0 KN m2 振捣混凝土时产生的荷载标准值 4 0KN m2 2 荷载组合 1 组合 1 恒载 1 2 活载 1 4 2 组合 2 恒载 1 0 活载 1 0 三 钢模板设计 钢模板的作用是保持隧洞衬砌混凝土浇筑的外形及承担混凝土浇筑载荷 钢模板主要由面板 弧形板 支撑角钢 立筋板 活动铰构成 活动铰将其分 成几段 利用连接螺栓合成整理 A 设计假定 面板弧形板按照双铰耳设计 最大正负弯矩区采用加强措 施 面板按四边支撑或三边支撑一边自由板计算 39 B 荷载及其组合 顶拱钢模面板的计算荷载包括设计衬砌混凝土浇筑荷 载 允许超挖及局部过大超挖部分的混凝土浇筑荷载和面板的自重等 q q0 q1 q2 q3 式中 q 面板计算载荷 q0 面板自重 按照初选面板厚度计算 q1 设计衬砌混凝土荷载 q1 h 钢筋混凝土容重 h 设计衬砌厚度 q2 允许超挖部分的混凝土载荷 按允许 0 2 0 3m 计 q3 局部过大超挖部分回填的混凝土荷载 不包括允许超挖部分 为 1 2m q4 含义同 仅加载部位有异 q5 混凝土侧压力 q 5 R C R 内部插入震捣器影响半径 采用 0 75m C 混凝土入仓对模板的冲击力 目前 设计中采用 0 2tf m2 1 模 板面 板计 算 面板 是以 肋板 为支座的连续梁 可简化为五跨连续梁进行计算 按照荷载组合 1 取 1m 宽 的板条计算 荷 载荷 载 组 合 面 板 q1 q2 q3 设计情况 I 顶拱浇筑完时 q0 q1 q2 设计情况 II 侧墙浇筑到顶 拱时 q5 校核情况 I 中间 1 4 跨有 局部超挖时 q0 q1 q2 q4 q0 设计衬砌混凝土 q1 允许超挖部分回填 q2 局部过大超挖回 q3 同 q3 加载部位有 q4 混凝土侧压力 q5 弧 形 板 校核情况 II 半跨有局部超 挖时 q0 q1 q2 q3 40 面板计算简图 对拱顶面板 q 1 2 1 0 25 1 0 78 5 0 01 2 0 1 4 33 6KN m 对侧墙面板 q 1 2 1 0 60 6 6 0 1 4 81 12KN m 取侧墙模板进行验算 取荷载调整系数 0 85 有 q 81 12 0 85 68 95KN m 故 Mmax 0 105ql2 0 105 68 95 0 282 0 57KN m 模板钢材 Q235 10 厚钢板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 W 分别为 W 1 6 10 5m3 I 8 3 10 8m4 所以有 强度验算 nxx x W M 90 4N mm2 215N mm2 安全f 刚度验算 0 644ql4 100EIv 0 644 66 0 0 2864 100 2 06 105 1 8 10 8 0 77mm 250 1 1mm 满足要求 l 根据计算结果 钢模板面板适合采用 10mm 厚的钢板 2 模板肋板计算 横肋布置按 500mm 考虑 计算简图如下 41 肋板计算简图 故 Mmax 0 125ql2 0 125 68 95 0 52 2 1KN m 模板钢材 Q235 90 56 6 钢板的截面力学参数截面惯性矩 I 和截面抵 抗矩 W 分别为 W 11 74 10 6m3 I 7 103 10 7m4 所以有 强度验算 nxx x W M 155 5N mm2 215N mm2 安全f 刚度验算 5ql4 384EIv 0 3mm 250 1 1mm 满足要求 l 3 弧板计算 顶模弧板采用 A3 12 钢板 宽度 600mm 边模弧板宽度 300mm 加强筋 采用钢板及 90 56 6 的角钢 中心间距 230mm 荷载为模板荷载和自重 1 对于边模弧板