xxx隧道衬砌台车结构计算书

1、XXXXXXXX）引水隧道项目编制： 校核： 审核：2017 年 10 月xxxxx 项目衬砌台车计算书1. 计算依据1、xxxxx 施工图设计2、衬砌台车结构设计图3、钢结构设计规范 (GB 50017-2003)4、混凝土结构设计规范 (GB 50010-2002)2. 概况xxxxx 隧道衬砌模板系统及台车布置图如下图 2.1-2.2 。隧道二衬模板由一顶模、两 侧模组成，模板均由6mn钢板按照二衬外轮廓线卷制而成。顶模模板拱架环向主肋采用110 工字钢,加工成R=1447mmL=3650mr的圆弧拱形，拱架环向肋板间距 1m拱架纵肋采用/45*45*6的角钢，间距30cm侧模模板拱架环

2、向肋板采用1524mn长的114工字钢，侧模环向肋板在隧洞腰线以上部分加工成加工成R=1447mm L=527mm勺圆弧拱形，腰线以下加工成R=3327mmL=997mm勺圆弧拱形，拱架环向肋板间距 1m,拱架纵肋采用/ 45*45*6的角钢，间距 30cm。衬砌台车由顶拱支撑、台车门架结构、走行系统、顶升系统及侧模支撑系统组成，纵 向共9m长。顶拱支撑采用H200X 200X 8.0立柱，纵向焊接通长的/ 45*45*6的角钢组成钢桁架，焊接于台车门市框架主横梁上， 支撑顶模。衬砌台车门式框架立柱采用 H200X 200X 8.0型钢、横梁、纵梁均采用120a工字钢焊接组成，其节点处焊接1c

3、m厚的三角连接钢板缀片进行加固。本衬砌台车与顶拱支撑焊接为一个整体。进行顶模的安装及拆除时，在 轨道两侧支垫 20*20*60cm 的枕木，枕木上安放千斤顶进行台车和顶拱支撑系统的整体升 降。侧模支撑系统的螺旋丝杆，每断面设置 4 个。下部螺旋丝杆水平支承于台车的 I20a 纵梁上，上部螺旋丝杆水平支撑于台车的 I20a 立柱上。三角板与构件之间焊接为满焊 , 焊 脚高度10mm焊缝不允许出现咬边、未焊透、裂纹等缺陷。模板系统及台车构件均采用Q235普通型刚。图2.2隧道二衬台车布置图,J I.箸门黑图2.2隧道二衬台车纵向布置图3荷载计算3.1主要技术参数、钢弹性模量Es= 2.06 X 1

4、05MPa 混凝土自重丫 =26kN/m；、Q235钢材的材料强度：许用正应力(T =215MPa许用弯曲应力c w=215MPa许用剪应力T =125MPa3.2衬砌台车荷载计算:台车长9m二次衬砌厚度为0.25m。二衬混凝土自重荷载:P1=Y h=26*0.25=6.5KN/m2新浇混凝土对模板测面的压力:浇筑时混凝土温度取 T=10C，泵送混凝土按照20m/h计算，由隧道衬砌断面衬砌厚度、衬砌台车图纸可以计算出衬砌混凝土的浇筑速度。V=20/ (9*5.174*0.25 ) =1.72m/h。新浇混凝土对模板单元的侧压力可按下式进行计算:Pma=0.22* 丫 *t* p *V0.5其中

5、:P混凝土塌落度影响系数，当塌落度11cm时，取P =1.15 ;t 混凝土初凝时间，一般t=200/ (T+15),实际混凝土初凝在5h左右; 故 P2=0.22*26*5*1.15*1.72 0.5=43.14KN/m2;振捣混凝土荷载:P 3=2KN/m；施工人员及机具荷载:P 2=2KN/m；临时结构荷载组合系数按照：1.0 X恒载+1.2*活载。4.二衬模板、衬砌台车强度刚度验算4.1二衬模板6mn钢板计算二衬模板采用6mm的钢板，纵肋间距30cm主肋间距1m钢板界面特性系数计算如 下：其中 b=1m h=6X 10-3m, l=0.3m。W=1/6*b*h2=1/6 X 1X(6X

6、 10-3) 2m=6X 10-6m384I=1/12*b*h =1.8 X 10 m则拱顶面板:q=1.0*(26*0.25*1+78.5*0.006*1)+1.2*4*1=11.77KN/m;按简支梁计算，其弯矩为Mmax 訓2J11.777.320.132kN ?m ；8则正应力:挠度:M 0.132KN* m“厂w 一 6厂 22M Pa 205 M PaW 6 10 6m3旦丄 5 仇77 y °34 80.33mm 1/250 1.2mm384EI384 2.06 105 1.8*10 8侧墙面板:q=1.0X 43.14 X 1+1.2 X 4X 1=47.94KN/m

7、 按简支梁计算，其弯矩为Mmax-ql2- X47.94 X0.320.539kN ?m8 8挠度:M 0.539KN * m一6 389.8MPa 205MPaW 6 106m35q|45 47.94 10"3 0.34 r81.14mm 1/250 1.2mm384EI384 2.06 105 1.8 XI0 8故6mm混凝土面板满足要求。纵肋/ 45*45*6角钢纵肋/ 45*45*6角钢间距为30cm其支撑拱圈主肋间距1m （两主肋间加了环向/45*45*6次肋角钢）。/ 45*45*6角钢的截面系数:W=7< 1o-6m1=1.8X 1o-8mqma=1.0 X 43

8、.14 X 0.3+1.2 X 4X 0.3=14.38KN/m；按简支梁计算，其弯矩为:1 14.38 0.520.45kN?m8则 M 0.45KN *m 一 仆W 7 10 m5ql4384EI205 MPa挠度:5 14.38 10"30.54CQ384 2.06 109.33*101.2mm l /250 2mm顶模拱圈主肋112工字钢顶模拱圈主肋I12工字钢的截面系数:W=77< 10-6m1=488X1o-8m其荷载计算考虑二衬混凝土重、模板、纵向角钢、I12工字钢自重以及浇筑混凝土侧压力（由于顶板处于隧道腰线以上，而侧压力与浇筑高度有关，因此顶板计算时可按0.4

9、8m、0.55m、0.55m、0.48m。0.5倍最大侧压力计）。顶板下三立柱支撑间距分别为则荷载为:q = 1.0 X 26 X0.25 X1 + 78.5 X0.006 X1 + 3.98 X0.01/0.3 + 16.9 >0.01 +43.14*1* 0.5 +1.2 X4 X1 = 33.64KN/m 按简支梁计算，其弯矩为：Mmax 丄 ql281 2-33.64 0.5521.27kN?m ；8其支点反力为:F ql2“33.640.55 9.251kN ；则最大正应力:最大挠度:MW5ql41 .27 KN * mr cc r6316.5M Pa 205 M Pa77 1

10、0 6m35 33.64 10-3 0.554384EI 384 2.06 10 488 10 * 0.03mm l/250 3.44mm侧模拱圈主肋I16工字钢侧模拱圈主肋I16工字钢的截面系数:W=14X 1o-6m1=1130X 1o-8m1.2的侧模拱圈主肋所受的荷载主要为混凝土的侧压力，按最大侧压力考虑，并考虑 胀模系数。则荷载为q=1.0*1.2*43.14*1.0+1.2*4*1.0=56.57KN/m侧模拱圈主肋由两螺旋丝杆支撑于台车门架上，两螺旋丝杆间距1m运用SMSolve软件建立悬挑梁模型如下:图4.1侧模拱圈主肋计算模型经软件求解，得到支点反力为 Fi=50.18KN,

11、F2=36.04KN;最大弯矩为 Mmax=4.94KN*m图4.2侧模拱圈主肋弯矩及支点反力图则最大正应力:最大挠度:M 4.94KN*m 仆一 6_335M Pa 2O5 MPaW 141 1O 6m34-345ql5 56.57 1O 1cc, 50.3mm l /25O 4mm384EI384 2.06 1O5 113O 1O84.2台车结构计算主要对顶模支撑、台车门架进行结构受力计算。 顶模支撑立柱顶模支撑立柱承受顶模部分二衬混凝土重量、模板、拱架、浇筑时的侧压力等。以纵向1m长度为计算单位，荷载总重为:F=26X O.25 X 3.65+78.5 X O.OO6 X 3.65+3.

12、98 X 1O-2 X 13+14.2 X 1O-2 X 3.65+43.14 X0.5 X 3.65 X 1=1O5KN顶模由3根立柱支撑，每根立柱平均受力为 35KN顶模支撑立柱长度分别为0.414m、0.576m、0.414。H200X 200X 8X 12 型钢的截面系数:W=46X 10-6m1=4610.5X10-8m2x=8.61cmi丄凹6卫* 2 6.69ix8.6111ix迪垃4.8i8.61查表得书=0.998，则F 35 1O3A 62.O8 1O25.64MPa205MPaF 35 103b 3上2 5.65 MPa 205MPaA 0.998 62.08 10则顶模

13、支撑立柱的强度及稳定性满足要求。 台车门架计算台车门架主横梁采用120a工字钢，长度2.36m,两端悬挑0.24m。主要受力为顶模支 撑三根立柱传递的竖向轴力以及立柱的自重。故荷载为:F=35KN+27.9X 0.576 X 0.01KN+4X 1 X 3.98 X 0.01KN=35.32KN;在SMSolve软件中建立计算模型如下:mi图4.3台车门架主横梁计算模型M 28.96KN * mw 一 122.2 MPa 205M PaW 237 10 m1则最大正应力:最大挠度:1/250 7.5mm19Fl319 35.32 10 3 1.883c “582.38mm 384EI384 2

14、.06 102370 10台车门架立柱采用 H200X 200X 8X 12型钢，其受力包括由门架主横梁传递的竖向力荷载Fmax=55.23KN以及由上部侧模支撑丝杆传递的水平力F1=50.18KN （上丝杆轴力）。1）立柱竖向强度、稳定性立柱的长细比为1 t 罟产 15.25查表得书=0.988，则F 55.23 103 occRg W 28.90MPa 205MPa A 62.08 102V3b E 0.98；5.爲0 1o2 9.OM Pa 205MPa则顶模支撑立柱的强度及稳定性满足要求。2）立杆水平向计算建立简支梁计算模型如下:S0.1Si图4.5台车门架立柱计算模型经软件求解，得到

15、支点反力为 Fi=34.89KN,F2=15.28KN;最大弯矩为 Mmax=13.96KN*m台车门架立柱弯矩、支点反力图图4.6W16010 6m3Fb(a22ab)39Elyl34.8mm 1/250 5.25mm台车底部纵梁承受底部丝杆传递的水平向侧压力F2=36.O4KN,以门架底部滑轮处为支13.96KN*m 87.25M Pa 205MPa故立柱的强度、刚度均满足要求。 台车底纵梁120a计算点。在SMSolve软件中建立计算模型如下:图4.5台车门架底纵梁计算模型经软件求解，得到支点反力为 F1=90.4KN;最大弯矩为Mmax=-19.07KN*m图4.6台车门架底纵梁弯矩、支点反力图19.07KN6*m 80.46 MPa 205 M Pa237 10 6m3MWFa(34a) 0.21mm 1/250 9mm24EI1故门架底纵梁的强度、刚度均满足要求。5.结论及建议