盾構反力架安裝專項方案及受力計算書

1、 目 錄一、工程概況2二、反力架的結構形式22.1、反力架的結構形式22.2、各部件結構介紹22.3、反力架后支撐結構形式4三、反力架安裝準備工作5四、反力架安裝步驟及方法5五、反力架的受力檢算65.1、支撐受力計算65.2、斜撐抗剪強度計算8六、反力架受力及支撐條件86.1、 強度校核計算：106.2、始發(fā)托架受力驗算11一、工程概況 東莞市軌道交通R2線2304標土建工程天寶站東城站盾構區(qū)間工程起點位于天寶站，終點位于東城站。盾構機由天寶站南端盾構始發(fā)井組裝后始發(fā)，利用吊裝盾構機的260t履帶吊安裝反力架。二、反力架的結構形式2.1、反力架的結構形式 如圖一所示。圖一 反力架結構圖2.2、

2、各部件結構介紹(1) 立柱：立柱為箱體結構，主受力板為30mm鋼板，筋板為20mm鋼板，材質均為Q235-A鋼材，箱體結構截面尺寸為700mmX500mm，具體形式及尺寸見圖二。圖二 立柱結構圖(2) 上橫梁：結構為箱體結構，主受力板為30mm鋼板，筋板為20mm鋼板，材質均為Q235-A鋼材，箱體結構截面尺寸為700mmX500mm，其結構與立柱相同。(3) 下橫梁：箱體結構，主受力板為30mm，筋板為20mm鋼板，材質均為Q235-A，箱體結構截面尺寸為250mmX500mm，其結構如圖三所示。圖三 下橫梁結構圖（4 ）八字撐：八字撐共有4根，上部八字撐2根，其中心線長度為1979mm，下

3、部八字撐2根，其中心線長度為2184mm，截面尺寸如圖四所示。圖四 八字撐接頭結構圖2.3、反力架后支撐結構形式后支撐主要有斜撐和直撐兩種形式，按照安裝位置分為立柱后支撐、上橫梁后支撐、下橫梁后支撐。23401370立柱支撐（以左線盾構反力架為例）：線路中心左側（東側）可以直接將反力架的支撐固定在標準段與擴大端相接的內襯墻上；線路中心線右側（西側）材料均采用直徑500mm，壁厚9mm的鋼管。始發(fā)井東側立柱支撐是3根直撐(中心線長度為1700mm)，始發(fā)井西側立柱是2根斜撐(中心線長度分別為5247mm和3308mm，與水平夾角均為45度)和一根直撐（底部）。如下圖所示 1700東側立柱直撐型式

4、 西側立柱斜撐型式（2）上橫梁支撐：材料均采用250×250H鋼，中心線長度分均別為2267mm，其軸線與反力架軸線夾角為41°2525。（3）下橫梁支撐：材料均采用250X250H鋼，每個支撐由2根H鋼組成，共6個直撐。三、反力架安裝準備工作 1、反力架是按設計加工成的既有設施，進場后檢查其完損程度，螺栓及焊縫是否保持完好。 2、在盾構機主體吊裝下井前，利用空間測量出反力架的位置并在其安裝位置作出標識。 3、反力架從天寶站南端始發(fā)井口吊入，利用260t履帶吊安裝就位。四、反力架安裝步驟及方法1、根據(jù)盾構中線、管環(huán)的厚度、反力架立柱的尺寸，在盾構始發(fā)井的底板錨固2塊鋼板，鋼

5、板面四角一定要在同一平面內，并在鋼板上找準反力架立柱安裝的中心位置作好標記。2、安裝立柱，根據(jù)現(xiàn)有的場地及空間把立柱1用260T吊機配合送往已錨固好的鋼板位置處。3、利用260T吊機配合提升東側立柱至安裝位，做好立柱中下部的支撐保護，扶正立柱后，在立柱上焊接角撐，使立柱穩(wěn)固。再將立柱與鋼板進行焊接，同時作好后支撐。4、利用260T吊機把反力架下橫梁移至安裝處，然后扶緊螺栓，使橫梁與立柱連接成整體。5、用與東側立柱安裝相同的方法安裝西側立柱，然后采用與下橫梁安裝相同的方法安裝上橫梁。6、安裝完成上橫梁后，整體檢查反力架螺栓是否附扶緊，反力后撐是否穩(wěn)固，然后用用刨光機打磨管片接觸的反力架板面，使其

6、平整。五、反力架的受力檢算5.1、支撐受力計算5.1.1支撐的截面特性（1）250X250H鋼截面特性：彈性模量E=196X105，最小慣性矩=10800/cm4，截面積=92.18cm2。（2）直徑500mm，壁厚9mm鋼管截面特性：彈性模量E=205X105，最小慣性矩=41860/ cm4，截面積=138.76 cm2。(3)穩(wěn)定性計算的最大承壓力A、東側立柱后支撐穩(wěn)定性計算最大承壓力F=2EIminl2=(3.14X3.14X205X105X41860)/(2X170)2=7319KN則東側三根直撐能承受的最大載荷為7319X3=21957KN。B、西側立柱后支撐穩(wěn)定性計算最大水平載荷

7、5247mm斜撐(水平夾角45度)水平載荷計算：F2=2EIminl2=(3.14X3.14X205X105X41860)/(2X524.7)2=768.3KN由于水平夾角為45度則其水平承載力F為768.3/cos45°=1086KN4020mm斜撐水（水平夾角17度）平載荷計算：F2=2EIminl2=(3.14X3.14X205X105X41860)/(2X330.8)2=1932.9KN由于水平夾角為45度則其水平承載力為：1932.9/COS45°=2733.6KNC、上橫梁后支撐穩(wěn)定性計算上橫梁后支撐采用250X250H鋼，中心線長度分別為2267mm、其軸線與

8、反力架軸線夾角為41°2525。PE=2EIminl2=(3.14X3.14X205X105X10800)/(2X226.7)2=1061.9KN由于水平夾角為41°2525,則其水平承載力為：1061.9/cos41°2525=1416.2KN3根后支撐能承受的水平載荷為3 X1416.2=4248.6KND、下橫梁后支撐穩(wěn)定性計算下橫梁后支撐是由8根H鋼組成，均為直撐，其長度均為1700mm，其最大承載力計算如下：PE=2EIminl2=(3.14X3.14X205X105X10800)/(2X170)2=1888KN8根總載荷為8X1888=15104KN5

9、.2、斜撐抗剪強度計算從受力分析可知，5247mm直徑500鋼管斜撐抗剪受力最危險，因此從該斜撐的抗剪應力計算水平承載能力。應力計算公式為=pL22EI，而鋼材最大需用應力為210MPa由此計算斜撐最大承載力F1=2EIX/L2=2X205X105X41860 X 210/524.72=623.3KN45由此力驗算水平最大承受推力F=623.3/sin290=881.6KN，從驗算結構可以得出應按軸向抗壓強度驗算支撐能承受的最大推力。因此，所有支撐的最大承載力為21957+2733.6+4248.6+15104=44043.2KN始發(fā)最大推力我們設置為8000KN，后支撐滿足最大推力要求。六、

10、反力架受力及支撐條件（1）反力架安裝位置：反力架安裝在負6環(huán)后，距離洞門9700mm, 后支撐位置如下圖所示： p=800T（2）初始掘進時反力架的受力分析在正式始發(fā)掘進時，已經安裝好兩環(huán)負環(huán)，采用錯縫拼裝，因此可以將其看成近似的剛性整體。當初始掘進時，盾構機所需推力很小，鋼管環(huán)可視為均勻受力，所產生壓應力也呈環(huán)狀均勻分布。(3) 掘進過程中推力逐漸加大反力架的受力分析如圖所示，設定支撐點為A、B、C、，非支撐點D、E、F。支撐點A、B、C處隨著壓力增加，產生一定的彈性變形，所產生位移為后支撐桿件彈性變形和梁彈性變形的組合，設定為L1,這個位移量很小，在壓力不能夠使其產生塑性變形前，可視其為剛

11、性。非支撐點D、E、F處背后沒有位移的限制，在壓力產生撓曲變形后，設定它因撓曲變形所產生的位移為L2。當L2大于L1后，載荷重新分布，即支撐點處載荷P1急劇增加，非支撐點處載荷P2緩慢增大，并存在一上限值。因此，載荷中心分布后，主要受力處為支撐點處。它隨著推力增大而加大，而非支撐點載荷P2緩慢增大，它的上限值由梁體的剛度決定，它僅須大于提供管片與鋼管環(huán)的摩擦力而需要的壓力即可。由上述可知,反力架應力主要集中在后支撐點處, 而后支撐材料采用Q235的H20型鋼。反力架應力集中處截面積遠大于后支撐截面積,因此,校核后支撐強度及焊縫強度即可。6.1、 強度校核計算：(1)、盾構始發(fā)時，推力從下往上慢

12、慢變小。根據(jù)始發(fā)經驗，為防止栽頭，最低點油缸推力約為最高點環(huán)兩倍。根據(jù)這個設定，我們可以分析出支撐點最大載荷：承受載荷點為6點載荷分布為：1:1.5:2最大載荷為:（1000/2）×（2/4.5）=222t(2)、反力架立柱下端與預埋件的焊接強度：采用J422焊條焊接，焊高12mm .焊縫長度：700×2+500×2+100×2=2600mmJ422的焊縫金屬的抗拉強度為42kg/mm2焊縫強度：三級焊縫強度為85%，考慮施工條件，這里考慮為75%反力架單根立柱下端可承受拉力：2600×12×42×0.75=982800kg

13、=982T 因為982>>222,因此,焊接強度滿足.(3)、后支撐抗壓強度:后支撐材料采用Q235的H20型鋼222×10000/(0.025×0.2×2+0.025×0.15)=161.45×106Pa=161.45MPa.Q235的屈服強度為235 Mpa161.45<<235,因此,后支撐強度滿足.6.2、始發(fā)托架受力驗算4.2.1始發(fā)托架結構說明：始發(fā)托架制作所采用材料均為Q235，具體結構如圖所示： 始發(fā)托架總圖始發(fā)托架詳圖始發(fā)托架縱梁圖6.2.2、受力驗算托架所承受載荷為盾構機自重。最大載荷出現(xiàn)在盾構機掘進前而管片安裝兩環(huán)時，計算最大載荷。盾構機自重為323T，兩環(huán)管片重量為：21×2=42T最大載荷為323+42=365T6.2.3.1抗壓強度校核單根縱梁承受的最大載荷:P=(365/cos25o)/2=201TA=0.02*8.2+0.02*0.2*10=0.204m2=201×104/0.204=9852941N/m29.85Mpa=235 Mpa, <, 抗壓強度滿足.6.2.3.2螺栓抗剪強度校核最大載荷為365T水平分力 ：p=tg25o×365/2=85T摩擦力：（36