【《盾构机主要技术参数的计算分析案例》2300字】

盾构机主要技术参数的计算分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u28354盾构机主要技术参数的计算分析案例 1209401.1盾尾间隙 2266211.2盾构推力 3121351.3刀盘扭矩 490611.4主驱动功率计算 6287141.5推进系统功率 7146711.6同步注浆系统能力 747241.7渣土输送系统 8为了使盾构在合理的地质情况下设计出符合该地质条件的盾构设备，合理确定盾构的关键技术参数，如刀盘驱动扭矩和推进系统的推力等是很重要的。盾构施工工艺参数的计算十分复杂，受地质因素、土层改良方法、掘进参数等因素的影响，使得盾构施工参数的计算方法有较大的不确定性，以下对主要技术参数进行了粗略计算。表5-1计算所用参数序号参数名称参数大小1盾体直径D（m）6.282盾构主机长度L（m）8.03覆土厚度H（m）204土容重γ（kN/m235土体的内摩擦角φ（°）336刀盘外径Dc6.287土与钢的摩擦系数μ0.258管片外径D06.09侧向土压系数K0.5510刀盘开口率α（%）3611主机重量W（kN/m400012项目管片规格（外径/内径-宽度/分度）Φ6000/5400-1500/36°13垂直载荷Pv（kN/31214水平载荷Ph（kN/1721.1盾尾间隙盾尾间隙的计算包括理论最小间隙、管片允许拼装误差、盾尾制造误差、盾尾结构变形等几部分。（1）理论最小间隙盾构所用管片的外径D=6000mm；盾构机盾尾到第一环管片的最前面的距离为L=2300mm；R1—盾构曲线半径，考虑到盾构机需要进行蛇行运动的因素取R1=300m；则隧道管片内侧曲线半径：R=R1-D/2=297（m）盾尾至第一环管片前端对应的圆心角：φ=计算理论的间隙为：b假如取b1=9mm（2）盾构所用管片的精度和管片拼接时的误差：b2（3）盾尾的制造误差：b3（4）盾尾的变形误差：b4（5）其它因素误差：b5所以盾尾的间隙为：b=b1+b2+b3+b图5-1盾尾理论间隙计算示意图1.2盾构推力盾构机的推力包括：壳体外周摩擦阻力F1，胸板上的土压力F2，后配套设备的牵引力F3，管片与盾尾密封刷之间的摩擦力F4。a.壳体克服外周摩擦阻力F1：F经计算得：b.克服胸板所受的土压与水压的推力F2：FP—指中心土压，这里取P=774kPa;经计算得：F2c.后续设备牵引力F3：FW1—后配套设备重量，这里取W经计算得：F3d.克服管片与盾尾密封刷摩擦阻力的推力F4：FDs—管片外径，根据管片规格取Dn—盾尾刷道数，取n=3；PT—盾尾密封挤压力，取经计算得：F4总盾构推力：F=F1+F2+F31.3刀盘扭矩盾构机在土体中掘进时要受到切削扭矩、刀盘的旋转阻力矩、刀盘所受轴向推力荷载产生的反力矩、主轴承密封装置所产生的摩擦力矩、刀盘的圆周面的摩擦力矩、刀盘背面的摩擦力矩、刀盘开口槽的剪切力矩等力矩作用。(1)刀具切削扭矩T式中:quD—刀盘直径，取6.28m;n—刀盘转速，取3r/min;hmax—贯入度，即刀盘每转切深，计算式为hV—推进速度，取0.6m/h;经计算得:T1(2)刀盘自重产生的主轴承旋转反力矩T式中:G—刀盘自重，取500kN;R1μg经计算得:T(3)刀盘轴向推力荷载产生的旋转阻力矩T式中户，P1—推力载荷，计算式为:Pα—刀盘不开口率，取0.64；R2PdP经计算得:T(4)主轴承密封装置摩擦力矩T式中μnFnn—总密封数，取3；Rn经计算得:T(5)刀盘前表面的摩擦力矩T5式中；μq—土层和钢之间的摩擦系数，取0.25；经计算得：T(6)刀盘圆周面的摩擦反力矩T式中:B—刀盘周边的厚度，取0.45m;PzPz=经计算:T(7)刀盘背面摩擦力矩T式中：Pw经计算得：T(8)刀盘开口槽的剪切力矩T式中：CT—刀盘切削剪力，计算式为：C—开挖面上土体的黏聚力φ—土仓内土体的内摩擦角，取C=5kPa，φ=5°。经计算得：T(9)刀盘总扭矩T=11.4主驱动功率计算W0=AWTwη式中：W0AWT—刀盘额定扭矩，取5000kN·m主驱动系统的效率公式为:ηd式中：ηmcηpmηpvη1ηmmηmvηmr经计算得：ηd盾构的实际主驱动功率为：W1.5推进系统功率Wf式中：WfAF—最大推力，根据前面计算取31536.4kN；v—最大推进速度，取80mm/min；ƞw—推进系统的效率，ƞw=ƞmc*ƞpm*推进系统应配备的功率应为：Wf=1.6同步注浆系统能力每环管片的理论注浆量：Q1式中:R—盾构开挖半径，取3.14m；r—管片外圆半径，取3.0m；L—盾构掘进一环长度，取1.2m；经计算得Q1在实际注浆过程中，注浆量是理论上的环缝体积