钢模台车受力分析.docx

中国水电集团路桥工程有限公司渝广高速公路项目隧道钢模台车受力验算书 批准：审核： 编制：中国水电集团路桥工程有限公司渝广高速公路总承包部土建第三分部清平隧道、三汇隧道二衬模板受力验算书一、概述清平隧道、三汇隧道台车模板分顶模和左右边模，顶模受到混凝土自重、施工荷载及注浆口封口时的挤压力等荷载作用。受力条件显然比其他部分的模板更复杂，结构要求更高，受力更大。由于边模与顶模的结构构造一样，且边模不受砼自重，载荷较小，因此对其强度分析时，只考虑顶模。二、设计计算主要依据1、《机械设计手册》新版，机械工业出版社，2005：15-9；2、《隧道施工机械简明手册》第一册，铁道部隧道工程局，1984；3、《水利水电工程施工组织设计手册》第五卷，中国水利水电出版社，1997：812；4、《施工结构计算方法与设计手册》，中国建筑工业出版社，1999：233；5、《起重运输机金属结构》，中国铁道出版社，1983；6、《钢结构设计规范》 （GB50017-2003）。三、主要技术参数台车门架结构受力分析按1.0m/h（考虑最大浇筑速度）浇筑速度进行，顶模按衬砌厚度800mm校核（考虑超挖厚度200mm）。台车材料主要为Q235B，其σs=235MPa、σb=375～460MPa、[σ]=170MPa，混凝土容重Υn=2.45t/m3。台车总体性能参数如下：1、一个工作循环的理论衬砌长度：12米；2、台车门架纵向榀数：6榀；3、台车横移量：左、右各100mm　4、成拱半径：R1=5500mm（轮廓半径放大50mm）；5、台车运行速度：8m/min；6、液压系统工作压力:16Mpa；7、允许混凝土浇注速度：≤1.0m/h;8、混凝土初凝时间：5h。四、载荷分析与计算1、边模侧压力计算:台车在浇注边墙时，门架主要承受边模引起的侧压力,新浇混凝土对钢模板的最大侧压力F，按以下公式(见《施工结构计算方法与设计手册》)计算：F=0.22rt0β1β2V1/2式中　F—混凝土侧压力；　r—混凝土的比重，2.45t/m3；t0—新浇混凝土的初凝时间（h），取5小时；β1—外加剂影响系数，不加外加剂时取1.0；掺具有缓凝作用用的外加剂时取1.2；β2—混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于3cm时取0.85；当坍落度为5-9cm时取1.0；当坍落度为11-15cm时取1.15；V—混凝土的浇筑速度（m/h），取1.0m/h；将上述各值代入，F＝0.22×2.45×5×1.2×1.15×1.01/2 ＝3.72（t/m2）。边墙的侧压力实际取为4.7t/m2，该值参考日本歧阜工业公司液压台车的计算值（见《隧道施工机械简明手册》第一册），该值较目前国内边模板的侧压力计算大些，偏于安全。由于边模垂直度较大，可近似的视其为直边墙来进行水平载荷的计算，已知台车衬砌长度为12米，边模板高度为5.535米，则边模板水平载荷为：2、顶模混凝土自重计算顶部模板承受的载荷有最大开挖0.8m（含超挖厚度0.20m）时，混凝土的自重及注浆口封口时该处的挤压力，由于混凝土输送泵通过几十米的水平管和竖直管道向台车输送混凝土，与注浆口接口处的局部理论挤压力（36.5kg/cm2）较大，其他地方压力较小，因此，强度计算时，只考虑自重载荷的压力对模板的影响，这在工程计算中是可行的。在实际设计时，顶部模板局部加强，并考虑一定的安全系数，由于上部挤压力没有确切的理论数据做参考，台车设计一般根据国外类似结构及经验加以考虑。1、混凝土自重P1台车在浇注顶拱时，门架主要承受顶部混凝土的自重。顶部最大衬砌厚度0.8m（考虑超挖厚度），台车衬砌长度为12米。衬砌时，顶部整个混凝土的自重由上部圆弧模板承受，则顶部模板受力简图如图1所示。图1 顶模板结构受力简图图中由BEFC四点构成的阴影部分面积即为混凝土截面积，其面积由两部分组成，即由中间扇形圆环ABCD的面积S1和两边三角形BEO、FCO分别减去扇形AEO、FDO后的面积和S2组成，即：总面积则混凝土自重五、校核工况分析台车结构受力分析应考虑工作及非工作两种工况下的载荷，由于门架是主要的承重物件，必须保证有足够的强度、刚度及稳定性。因此，强度校核时应以工作时的最大载荷为设计计算依据；非工作时，台车只有自重，结构受力较小，此种工况作为台车的行走校核及门架纵梁的强度验算，本次分析暂不考虑。台车在衬砌工作的情况下，又分以下两种阶段：1、阶段一：边模浇注完成时该阶段是指台车在浇注边模时，门架的受力情况。在此工况下，由于混凝土还没有浇注到台车顶模处。因此，门架主要承受模板和托架自重以及边模的侧压力，门架主要承受力为：（1）模板和托架自重竖向载荷: 55t。经过计算，台车模板、托架重量约为55t。台车根据衬砌长度12米，共设计了6榀门架，中间的4榀门架承受的竖向压力比两端