始发反力架体系

始发反力架体系设计概况〔1〕盾构机简介海瑞克盾构机S-392、626总推力为42000KN,通过32根推进油缸作用于支撑装置，切削刀盘扭矩为4400kNm(100%),盾构机承受极限最大脱困扭矩为切削刀盘扭矩的120%。〔2〕反力架简介反力架尺寸为长6.205m，高8.000m〔下端1.44m为固定端，上部有6.56m为简支于中板〕，主体采用Q235型钢三榀制作，反力架底座与底梁预埋钢板焊接连接，焊缝高度为10mm，反力架用Φ609钢管双排45度斜撑支撑，支撑作用点分别设置与h=3.859m和h=5.876m处。反力架支撑图见附图。设计原那么反力架支撑属于压杆，最正确受力状态便是尽量使截面在各个方向上的惯性矩相等，即〔Iy=Iz〕，因此在此采用圆环形截面做支撑结构也是理想选择。材料确定之后，接下来便要对支撑的结构进行合理的设计，总的设计原那么便是让反力架整体变形到达最小。设计步骤为：1、分析各杆件的类型，计算出各杆件的临界荷载；2、对于反力架进行受力分析，确定出支撑点的最正确位置，使反力架整体变形最小；3、布置好支撑位置后，验算反力架工字钢的强度与刚度，保证二值在标准允许范围内；4、对支撑本身进行加固，形成一个桁架结构，使整个支撑可看成一个刚体，确保整体稳定性。体系计算〔1〕支撑设计验算图1功成街始发站剖面图支撑截面为圆环，，钢材选用Q235，，由欧拉公式，，，，得到2.5，，得到对于圆环，，，所以，图2计算简图对a杆和b杆，查表得两端固定，得到图2计算简图；a和b杆均属于粗短杆，那么=5290KN分析支撑点的最有利布置位置如反力架支撑简图图2所示。支撑布置在均布荷载〔管片环范围内〕内可最大限度抵消弯矩，使梁的弯矩最小拟定总推力1500t，平安系数K=1.5，那么设计推力T=22500KN，反力架受均布推力q=T/C=1.19X106N/m，设计斜撑与反力架夹角θ1=θ2=45。受力分析：由于中板与底板支撑底座为全现浇砼，非反力架后靠系统的受力薄弱点，但当反力架后靠体系处于临界破坏状态时，体系全部轴向力转为只反力架梁式受力。因此斜撑此时的强度在整个受力体系中起主导作用，为保证这种不利状态的发生，在始发推时过程中将按排专人观测反力架的整体受力变形情况，在推进前将用TS-02全站仪精测布置在反力架上部与中部的位移监测点，防止出现斜撑后靠破坏状态的发生：〔2〕支撑节点承载力设计值：其中，原式=230992KN支撑节点理论设计强度满足要求。〔3〕验证三榀反力架是否满足受力要求由实际设计反力架后靠体系所得的弯距包络图得，a支撑为整天个体系中集中力最大点，计算支撑a的轴向设计承载力Fxa斜撑理论极限承载力Fpcr=5290KN,平安系数K=1.5由,可得，0.151Fb=2.71FdFb=17.9Fd0.151T=Fa(0.151+2.005)+Fc(0.151+2.005+1.344)由此可以将体系归化为简支梁受力如下列图取节点b为研究对象a到达极限承载力Fpcr时理论总推力T’==50354.2KN反力架承受的最大荷载T控制在2250t内，因此理论满足设计要求。〔4〕计算梁的挠度计算惯性矩梁的截面如右图所示:计算得到查标准得，梁的挠度应满足，最高强度要求为，钢材的弹性模量E=1.96X109空心矩形截面性质计算b＝504.00(mm)矩形宽bh＝504.00(mm)矩形高hb0＝474.00(mm)空心宽b0h0＝474.00(mm)空心高h0A＝29340.00(mm)截面面积AIx＝1170401940.00(mm4)惯性矩Ix=b*h^3/12Ix0＝3033609300.00(mm4)惯性矩Ix0=Ix-∑Ai*yi^2Iy＝1170401940.00(mm4)惯性矩Iy=h*b^3/12Iy0＝3033609300.00(mm4)惯性矩Iy0=Iy-∑Ai*xi^2ix＝199.73(mm)回转半径ix=sqrt(Ix/A)ix0＝321.55(mm)回转半径ix0=sqrt(Ix/A)iy＝199.73(mm)回转半径iy=sqrt(Iy/A)iy0＝321.55(mm)回转半径iy0=sqrt(Iy/A)Wx＝4644452.14(mm3)截面抵抗矩Wx=Ix/h*2Wy＝4644452.14(mm3)截面抵抗矩Wy=Iy/b*2γ=78.50(kN/m3)材料重度γ(钢材为78.5kN/m3)G＝2.30(kN/m)每延米自重G=Aγ下面计算梁的挠度按叠加法，分别计算出单个荷载时梁挠度，然后叠加便得到梁变形时的最大挠度均布荷载作用时，集中力作用时，mm，满足要求同时，也满足最高强度要求。〔5〕后靠焊缝强度验算：采用三块4cm厚等腰直角三角形钢板做为Ф609斜撑的后靠，如下列图示：=153.5N/mm2应力=5290X103sin(45)/(800*40)=116.7N/mm2159.8N/mm2<=235X1.22=286N/mm2=201N/mm2<=235X1.22=286N/mm2焊缝满足要求。综上验算，反力架体系符合始发使用要求。计算依据：[1]钢结构设计标准GB