盾构机推力扭矩计算依据

F6.34m土压力平衡D1型地铁盾构(液压系统)计策计算书 6340土压力平衡D1盾构推力力矩计算书2.设计标准 6.34 m土压平衡盾构掘进机的设计是根据上海地区软土地质条件和工程条件进行的，土质主要包括灰色粉质黏土层、灰色黏土层、粉质粘土、砂粉土等。2.1地质条件隧道要相交的地层主要由灰色淤泥黏土层、灰色黏土层和灰色实际土组成。饱和、流动塑料、可压缩土壤、扰动后沉降、流动沙容易发生。(请参阅图1)主要动态指标：A.平均值：n=2至8B.内摩擦角：=7.5至19.5C.凝聚力：c=4.0至25.0 kpaD.投资率：kv 20=1.7710-5-1.5810-4厘米/秒Kh20=2.0210-5至2.4910-4公分/sec3.2推进系统3.2.1屏蔽负载条件和屏蔽总推力3.2.1.1屏蔽负载条件盾在地下推进时，盾壳承受垂直土压力、水平土压力、地下水压、土体阻力、自重、地面载荷、施工载荷、其他载荷等载荷。图4显示了由土压力和水压组成的盾牌的外部周长和正面应力。地面负荷取决于实际情况，计算通常采用20kN/m3。图4屏蔽力图图：Pe1垂直土压力(kn/m2)；Pe2土压力的垂直阻力(kn/m2)；Pg-自重电阻土压力(kn/m2)；pw1顶部垂直水压(kn/m2)；pw2底部垂直水压(kn/m2)；qe1顶部土压力(kn/m2)；qe2底部土壤侧压力(kn/m2)；Qw1-顶侧水压(kn/m2)；qw2底部侧水压(kn/m2)；Qfe 1-顶部水平土压力(kn/m2)；Qfe 2-底部水平土压力(kn/m2)；qf w1顶部水平水压(kn/m2)；Qfw2-底部水平水压(kN/m2)。其中qfe1=qe1，qfe2=qe2，qfw1=qw1，qfw2=qw2。垂直土压力：Pe1=W0 tH0 Hw (1)样式：w0-地面载荷(kn/m2)；H0-地下水位(m)；HW-h-h0；H-保护层厚度(m)； t-地下水上部土壤容重(kn/m2)；-地下水位的土壤容重(kN/m2)。土壤阻力的计算类似于垂直土压力的计算。水平土压力(土体侧压力)的计算方法是垂直土压力乘以侧压力系数Qe=Pe (2)水压通常是低于地下水位的静止水压，即Pw=wHw (3)根据这种情况，可以计算推进过程中的屏蔽力，也可以计算推进屏蔽所需的推力。3.2.1.2盾构施工所需的总推力决定盾牌推力的因素主要包括盾牌周围(外壳)和土体之间的摩擦、工作面推进阻力(作用于盾牌刀具的正面阻力)、推进中切割插入土壤的阻力、管子和盾尾之间的摩擦、方形手推车的牵引阻力、边向阻力等。根据特定的机械和施工情况，选择这些因素，考虑一定的安全系数，得出盾牌所需的总推力。盾牌所需的总推力计算如下：1)，屏蔽周围(外壳)和土体之间的摩擦F1(请参见屏蔽力图4)(a)在沙土中(4)(b)在黏土中F1=D L C (5)D-屏蔽罩外径(m)；L-屏蔽罩长度(m)；W-屏蔽自重(kn)； 1-屏蔽壳和土壤之间的摩擦系数，通常为0.3-0.5；C-土壤凝聚力(kn/m2)；计算格式为、(2)、(3)，结果如下表所示。表1屏蔽外协和正面作用土压力和水压(kN/m2)PE 1pe2Qe1Qe2Pw1Pw2Qw1Qw2Pg235.7288.894.5111.8157218.4157218.418.32)，工作面推进阻力(充当屏蔽刀具的正面阻力)此阻力是作用于屏蔽推进中屏蔽前端的土压力和水压，考虑到阻力最大的情况，即在屏蔽推进中接收的阻力是手动土压力。(6)(7)D0-屏蔽刀具最大外径(m)；Kp-被动土压力系数；-屏蔽开放速度；-土壤的内摩擦角(度)。3)，管子与盾尾之间的摩擦在屏蔽端脱离期间，管道层切面生成的摩擦力计算如下：(8)Wp-屏蔽尾内管的重量(kn)； 2-盾尾和管之间的摩擦系数(通常为0.3-0.5)。4)、后手推车的牵引阻力(9)G1-后手推车的重量； 3-手推车轮和轨道之间的摩擦系数。综合考虑上述各阻力，得到盾构推进总推力计算公式。F=F1 F2 F3 F4 (10)每个f值的计算格式为(4)、(6)、(7)、(8)，如表2所示。表2屏蔽电阻阻力外周摩擦F1正面电阻F2管子摩擦F3牵引阻力F4值(kN)131768110164900盾所需的总推力F=22710kN，安全系数1.55，盾设计的总推力为227101.55=35200kN。摘要盾构推进共16个双缸，每组2个气缸，每组1100kN推力，总推力为35200kN。5关键参数(计算结果)a，圆盘切割直径DD=6.21mb，刀具速度n3 r/minc，推进速度v=2.7m/hd，总推力f=1225te，总扭矩m=222.8t.m软土和砂地质的盾构，切割盘扭矩计算主要考虑以下方面的扭矩：1)，土体阻力产生的扭矩a，土壤剪切力产生的转矩：T1=pd3/12 (qfe 1 qfe 2) TGF/2 c) (TM)b、切削头的切削扭矩：T2=D2 vsqu (TM)c、与土壤的摩擦阻力力矩：T3=pd3/12qq MQ/360 (TM)d、圆盘外圈部分摩擦阻力、土壤搅拌阻力等其他。2)，机械阻力的扭矩：a、轴向负载的扭矩：T4=Ft rt mt(t)mb、径向