xxx隧道衬砌台车结构计算书

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1、XXXXXXXX）弓冰隧道项目衬砌台车计算书编制: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 o隧道二衬模板由一顶模、两侧模组成，模板均由6mn钢冈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=3650mr1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侧模模板拱架环向肋板采

2、用1524mm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=3327m，L=997mm勺 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 200 X 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1cm厚的三角连接

3、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120a纵梁上，上部螺旋丝杆水平支撑于台 车的120a立柱上o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3荷载计算3.1主要技术参数1、钢弹性模量Es二2.06 X 105MPa2、混凝土自重丫=26kN/m；3、Q235钢材的材料强度：许用正应

4、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。1二衬混凝土自重荷载：B=Y h=26*0.25=6.5KN/m22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20nVh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* Y *t* B *V0 5其中：B一一混凝土塌落度影响系数，当塌落度11cm时，取B=1.15；t混凝

5、土初凝时间，一般t=200/ (T+15),实际混凝土初凝在5h左右；ncQ故F2=0.22*26*5*1.15*1.72 - =43.14KN/m；顶升系竦图2.2隧道二衬台车纵向布置图23振捣混凝土荷载:P3=2KN/m；4施工人员及机具荷载：P 2=2心/吊；临时结构荷载幺日合条敕松昭：0 x汪载4二衬模板、衬砌台车强度刚度验算4.1二衬模板16mm钢板计算二衬模板采用6mm勺钢板，纵肋间距30cm主肋间距1 m。钢板界面特性系数计算如3下:其中b=1m h=6X 10 m, l=0.3m。W=1/6*b*h2=1/6 X 1X(6X 103)2mi=6X 106m384I 4儿 C*A

6、 C一则拱顶面板：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，其弯矩为故6mnm混凝土面板满足要求。2纵肋/45*45*6角钢MmaxIql28】*11.77*0.320.132kN ?m则正应力:挠度:5ql4384EIM0.132KNrn22MPa 205MPa6 3W6 10m5 11.77 1030.345384 2.06 1051.8*108s 0.33mm I /250 1.2mm侧墙面板:q=1.0X 43.14 X 1+1.2 X4X 1 =47.94KN/m；按简支梁计算，其弯矩为MmaxAql2 1X

7、47.94 X0.320.539kN88?m挠度:M.539KN*m89.8MPaW 6 106m35q|45 47.94心。384EI384 2.06 1 051.8 XIO8205MPa1.14mm I/250 1.2mm纵肋/45*45*6角钢间距为30cm其支撑拱圈主肋间距1 m(两主肋间加了环向/245*45*6次肋角钢）o / 45*45*6角钢的截面系数:W=7 10-6m31=1.8x10mqg.O X43.14 x 0.3+1.2 x4X 0.3=14.38KN/m；挠度：880.45 KN * m厂“厂6 3、64.2MPa 205MPa7 10 m5ql45 14.38

8、1030.5451.2mm I /2502mm384EI384 2.06 10 9.33*10按简支梁计算，其弯矩为：Mmaxqf - 14.38 0.520.45kN?m顶模拱圈主肋112工字钢顶模拱圈主肋H2I字钢的截面系数:W=7X 10-6ml=488X 108m其荷载计算考虑二衬混凝土重、模板、纵向角钢、112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矢，因此顶板计算时可按0.5倍最大侧压力计）。顶板下三立柱支撑间距分别为0.48m、0.55m、0.55m、0.48m。则荷载为：q = 1.0X26 X0.25 X1 + 78.5 0.006 X

9、1 + 3.98 X0.01/0.3 + 16.9 0.01 +43.14*1*0.5 +1.2 X4 X = 33.64KN/m按简支梁计算，其弯矩为1212%評8 33.640.55其支点反力为：1 F評则最大正应力：最大挠度：1 27kN?m ;1 .-33.64 0.55 9.251 kN；9M 1.27KN*mcw63 16.5MPa 205MPaW77 106m35ql45 33.64 1030.554580.03mm I /250 3.44mmAA4FI2 OA 10 4AR 10侧模拱圈主肋H6I字钢侧模拱圈主肋H6工字钢的截面系数:W=14X 106m1=1130X 108m

10、侧模拱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2挑梁模型如下：Llij I FM1 v 11 T；IfjfITII；l|r IIf li vlwl irwjf irmll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=50.18KN5F2=36.04KN;最大弯矩为Mmax=494KN*m侧模拱圈主肋弯矩及支点反力图M 4.94KN * mw6335MPa 205MPaW141 1

11、06m34 34L I L ZX L V -J zx丄5AR4FI2 DA 105110 1084.2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o以纵向1m长度为计算单位，荷载总重为：F=26X 0.25 X 3.65+78.5 X 0.006 X 3.65+3.98 X 102X 13+14.2 X 102X 3.65+43.14 X0.5 X 3.65 X 1=105KN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

12、8X 12型钢的截面系数：W=46X 106m1 =4610.5 X 10饷2A=62.08cmx=8.61cm则长、短立柱的长细比为1丄匹3 6.69 ix1图4.2则最大正应力：最大挠度：80.3mm I /250 4mmLlij I FM1 v 11 T；IfjfITII；l|r IIf li vlwl irwjf irmll18.618.61Llij I FM1 v 11 T；IfjfITII；l|r IIf li vlwl irwjf irmll2查表得书=0.998，则匚旦企5.64MP3A 62.08 10205MPa25.65MPa 205MPaA 0.998 62.08 10

13、则顶模支撑立柱的强度及稳定f生满足要求。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 0.01 KN+4X 1 X 3.98 X 0.01 KN=35.32KN;在SMSolve软件中 建立计算模型如下：图4.3台车门架主横梁计算模型经软件求解，得到支点反力为FI=55.23KN,F2=50.73KN;最大弯拒为Mmax=28.96KN*m则最大正应力：M 28.96KN * m1w63122.2MPa 205MPaW 237 10 m1 Q匚|3-I

14、Q QR Q9 -1H 3 1最大挠度：582.38mm 1/250 7.5mmmad 匚Iaad onAmp7n 1 n台车门架立柱采用H200X 200X8X12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FF50.18KN（上丝杆轴力）1）立柱竖向强度、稳定性立柱的长细比为.h .313 W2 15 25ix 8.61查表得书=0.988，则3531120a工字钢的截血系数：W=237 106m1=2370 x 108m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：0.18图4.5台车门架立柱计算

15、模型经软件求解，得到支点反力为Fi=34.89KN,F2=15.28KN;ft大弯矩为MmaxT396KN*mF55.23 10A 0.988 62.08 109.0MPa 205MPaM 13.96KN *mWy160 106m3Fb (a22ab)39Elyl3图4.6台车门架立柱弯矩、支点反力图87.25MPa 205MPa4.8mm I /250 5.25mm故立柱的强度、刚度均满足要求。3台车底纵梁120a计算台车底部纵梁承受底部丝杆传递的水平向侧压力K36.04KN,以门架底部滑轮处为支点。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

16、力为R-90.4KN;最大弯矩为MmaXh19.07KN*m故门架底纵梁的强度、刚度均满足要求。5结论及建议通过对XXXXX二衬台车模板系统及台车系统的强度、刚度验算，得出结论如下：1、XXXXX二衬台车的模板系统（顶模、侧模结构的模板、纵肋角钢、环向主肋）、台车结构（顶模支撑立柱、台车门架主横梁、门架立柱、台车底纵梁）的强度、刚度均满足要 求！2经计算，二衬台车底纵梁支点处（车轮）承受了较大的荷载90.4KN o为保证结构安全， 建议在浇筑二衬混凝土时，在门架的底纵梁处纵向每隔1m加设1道120a工字钢水平支撑，待 混凝土初凝后可拆除该水平支撑。4a)0.21mm I /250 9mm24EII图46台车门架底纵梁弯矩、支点反力图2377/80 46MPa 205MPa22