模板受力分析

1、模板台车受力分析1、台车构成隧道全断面衬砌台车主要由门型框架（纵梁、横梁、底梁、竖撑、顶推螺杆斜撑）、面板（顶模板、边模板、加强肋）、行走系统（滑动钢轮、电动机）、液压系统、连接件及紧固装置构成。各构（杆）件 采用M20螺栓连接，螺栓孔均采用机械成孔，孔径较螺栓杆体大2mm。b5E2RGbCAP台车构造具体见图一、图二。图一：全断面衬砌台车构造图图二：9m长衬砌台车侧视图整体式衬砌台车总体构造如下所示：顶模总成：2组；顶部架体：1组；升降油缸：4件；平移装置：2组；门架体：1组；边模总成：2组；边模丝杠：26件；边模通梁：8件；边模油缸：4件； 底部丝杠体：14件台车标准长度为9m时，设置12

2、个工作窗口二、台车结构受力检算模板支架如图 1 所示。计算参照建筑结构荷载规范 ( GB50009-2001 )、混凝土结构 工程施工质量验收规范(GB50204-2002)、铁路混凝土与砌体工程 施工规范(TB10210-2001) 、钢结构设计规范 ( GB50017-2003 )、 砼泵送施工技术规程 (JG/T3064-1999) 。p1EanqFDPw1、荷载计算(1)、荷载计算1)、上部垂直荷载永久荷载标准值：上部混凝土自重标准值：1.9X0.6X11.0 x24=200.64KN钢筋自重标准值：9.8KN模板自重标准值：1.9X11.0X0.01X78.5=16.4KN弧板自重标

3、准值：(11.0X0.3X0.01X2+11.0X0.3X0.01)X78.5=7.77KNDXDiTa9E3d台梁立柱自重：0.0068X(1.15+1.45)X2X78.5=2.78KN上部纵梁自重：(0.0115X8.2+0.015X1.9X2)X78.5=11.88KN可变荷载标准值：施工人员及设备荷载标准值： 2.5振捣混凝土时产生的荷载标准值：2.02）、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：F=0.22rctoB132v 1/2=0.22x25x8x1.2x1.15x10.5=60.6KN/m2F=rcxH=25x3.9=97.5KN/m2取两者中的较小

4、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：60.6x1.9x0.6=69.1KN其中：F新浇混凝土对模板的最大侧压力；rc混凝土的表观密度；to新浇混凝土的初凝时间；v混凝土的浇筑速度；H混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度;31外加剂影响修正系数；32混凝土坍落度影响修正系数；h有效压力高度。可变荷载标准值倾倒混凝土荷载值：2.0KN/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I恒载x1.2+活载x1.42）组合口恒载x1.0+活载X1.02、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荷载。

5、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。RTCrpUDGiTA）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。5PCzVD7HxAB）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。jLBHrnAILgq=q0+q1+q2+q3式中 q 面板计算荷载qo面板自重，按照初选面板厚度计算；qi设计衬砌混凝土荷载，qi= rxh;r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荷载；q3局部过大超挖部分

6、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；q5=丫R/+CR/内部插入振捣器影响半径，采用C混凝土入仓对模板的冲击力，目前，设计中采用0.2tf/m（1）、模板面板计算面板是以肋板为支座的连续梁，可简化为四跨连续梁进行计算。按照荷载组合1，取1m宽的板条计算：对拱顶面板：q=1.2X1.0(25X1.0+78.5X0.01)+2.0X1.4=33.6KN/m对侧墙面板:q=1.2X1.0X60.6+6.0X1.4=81.12KN/m取侧墙模板进行验算,取荷载调整系数 0.85 ，有：q=81.12X0.85=68.95KN/m故 Mmax

7、=0.105ql2=0.105X68.95X0.282=0.57KN.m模板钢材Q235，10mm厚钢板的截面力学参数截面惯性矩I和截0.75m ；面抵抗矩W分别为：-53W=1.6X10 m-84I=8.3X10 m所以有:强度验算:22a=Mx/ 丫xWnx=90.4N/mmv?=215 N/mm安全刚度验算:V=0.644ql4/100EI=0.644X66.0X0.2864/(100X2.06X105X1.8X10-8)=0.77mmvL/250=1.1mm满足要求根据计算结果，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230mm考虑，计算简图如下：B肋板计算简图P

8、0.23 68.95 - 15.8 KN q =0.06KN / m故：Mmax-o.i25q|2一0.125 0.06 0.2320.25PL 0.91KN m模板钢材Q235，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=6.4X10-6m3I=1/9X0.006X0.0753=2.81X10-7m4所以有:(3 )弧板计算弧板采用 A3810 钢板，宽度 300mm，加强筋采用钢板及 10#槽钢， 中心间距 250mm。荷载为模板荷载和自重，采用 ANSYS 分析内力如下：XHAQX74J0X1，1 1s-乜- - aPqN1强度验算:-M 135.1N / mmWx nx-2

9、15N / mm安全v_5ql4/ 384EI 0.2mml / 250 1.1mm满足要求最不利的弯矩和剪力为：Mx- 209000N mv二115000 N弧板的截面力学参数截面惯性距I和截面抵抗矩 W 分别为:W -1.303 103_m3I 1.954 104_m4所以有:Mx2-160.4N / mm2一Wx nx_VS _76.9N / mm J fv- 125N / mm2采用组合1计算结果:刚度验算：v 47.4mm l / 250 =48.4mm（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400 250mm，结构为焊接工

10、字型，上下面板1414，立板为a12。门架横梁钢的截面力学参数截面惯性距I和截面抵抗矩W分别为：LDAYtRyKfEW 3-132 10 3m3；I939610 4m4；立柱截面尺寸500 250mm，结构为焊接工字型，上下面板14，立板为a12。立柱的截面力学参数截面惯性距I和截面抵抗矩W分别为：Zzz6ZB2LtkW 2.145 10 3m3;1巧.361 10 4m4;采用SAP2000计算，组合2计算结果如下：位置弯矩（KNm）剪力（KN）立柱顶225.47167.30= 215N / mm2安全Itw安全满足要求1立柱中22.2831.521立柱下:44.4738.08顶梁边252.

11、47360.85顶梁中99.464.07中梁边27.8413.65中梁中1.214.00所以有:9-=M x 70.1N / mm2临 f r 215N / mm 7 Wx nx-VS 108.0N / mm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:Mx252470N mV 167295 N N 378290 N所以有:Mx22-102.3N / mm2一： f-215N / mm2Wx nx安全费PVS75.8N / mm2fvT25N / mm2Itw安全2 2-N - 27.8N / mm 送fv 215N / mm An安全采用组合1计算结果:刚度验算：v -1.6m

12、m I / 250 - 12mm满足要求框架梁计算对各点进行受力计算，顶梁最不利的弯矩和剪力、轴力为:M-252470N mxV 260860 N N 167300 N安全抵抗矩W分别为:dvzfvkwMIl2fv125N /mm安全采用组合1计算结果：刚度验算：v 16.1mm：1 / 250 32m满足要求。(5)底部大梁的计算大梁按照简支梁结构计算，不考虑中间支座作用。 大梁箱形截面Itw500 500mm抵抗矩W分别为:dvzfvkwMIlW _5.077 103m3I 二 1.523 103-m3采用SAP2000计算，组合2计算结果如下:最不利的弯矩和剪力、轴力为:M=327831

13、0Nm、厂升xV 719680 N所以有： 610N/mm2 fxWnx215N / mmItw大梁计算简图底部大梁弯矩图底部大梁剪力图单位：_ Mx_ 3278310 /（1.6 5077） f 215N / mm_W_b x考虑中间支座作用，计算结果如下：最不利的弯矩和剪力、轴力为：所以有:，Mx2 -2-28N / mm2曲;215N / mm2y安全xVnxx =V&= 9.2N / mm2c f v= 125N / mm安全采用组合1计算结果:刚度验算：v - 0.5mm l / 250 48mm满足要求整体稳定性验算：Mx2x二3278310 /（1.6 5077） f二2

14、15N / mm2Wb x故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。rqyn14ZNXI（6）台车抗浮计算抗浮千斤顶丝杆直径为75mm，丝母直径为110，螺纹型号为Tr10*300。加长部分为108*6无缝管。模板台车衬砌时混凝土灌注速度要求高，M=97860N mxV 142050 NItw混凝土一直处于流体状态，设密度为_2.4t / m3，模板台车长度为k =12m，计9m。EmxvxOtOco模板台车外轮廓线方程：（x 2.48）26.22（隧道半径为4.55m，隧道中心距隧道底面2.48m）（h为灌注高度）对上式求导，求出浮力的极大值位置:df-0dh代入数值可得：h=0时，f=0，即在最低部时浮力为0对于L=12m的台车：h=4.96时f 2.9 106 N浮力最大值台车整体重量若小于浮力最大值，设计时需考虑设置抗浮装置。台车整体重量108吨，其上部架体和模板重量74 吨，小于浮力最大值，设计时需考虑设置抗浮装置。抗浮千斤顶丝杆直径为75mm，算如下：SixE2yXPq5b