單線鐵路隧道襯砌臺車檢算書全解

1、單線鐵路隧道襯砌鋼模板臺車檢算計算：羅威復核：魯兵單位：福州快連建工機械有限公司2016年05月隧道襯砌臺車制作及安裝專項方案一、襯砌方案隧道邊墻及拱部二次襯砌的澆筑采用移動式液壓模板臺車和泵送砼整體澆筑，以保證二次襯砌的密實，超挖部分采用同級砼回填。隧道進洞前模板臺車在洞前裝配，臺車安裝采用吊車配合人工方式組裝。襯砌施作時施工用風水管及通風風管隨臺車前進置于臺車下部。匝道臺車:1、一個工作循環(huán)的理論襯砌長度：10.5米2、二襯砌最大厚度：1000mm；3、軌距：3900mm；4、成拱半徑：R1=2950mm，R2=3660mm，R3=8960mm；5、臺車運行速度：6-8m/min；6、液壓

2、系統(tǒng)工作壓力：150kg/cm2二、襯砌模板臺車62su5467-25039005024學計眾洼黨霽”B臺ssg*!養(yǎng)親ga專二M迂500借srBiM-俸議賈0E52.2、主要結(jié)構(gòu)臺車由行走機構(gòu)總成、門架總成、模板總成、電器操作控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)五大部分組成。臺車詳細結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)、模板受力分析見附件。（1）、行走機構(gòu)總成：由四個行走小車組成，兩個主動輪小車和兩個被動輪小車，分別安裝在兩測的兩個行走梁下，由操作員操縱電源開關(guān)，使臺車（前進或后退）移動。、門架總成：由六榀門架組成。立柱外側(cè)有支撐單側(cè)墻模板的絲杠和4組調(diào)節(jié)側(cè)模板的油缸。門架上部是工作平臺，有模板平移裝置，可操縱液壓閥，使模版整體左右平

3、移。另有四個拱部模板起升油缸和液壓操縱臺。、模板總成:模板總成決定混凝土表面完好程度。在圓周上由一塊拱部模板和兩側(cè)模板組成。在長度方向上由螺栓連接成需要長度的模板。側(cè)模板與拱頂模板采用鉸鏈連接，側(cè)模板可繞鉸鏈轉(zhuǎn)動，以便調(diào)節(jié)模板的伸縮，滿足斷面襯砌要求。、液壓系統(tǒng)：由液壓操縱臺（電機、油泵、濾清器、八聯(lián)閥等組成）、四個起升油缸，四組側(cè)模板調(diào)節(jié)油缸、兩個平移模板油缸、各類閥及管路組成。三、臺車強度校核3.1、計算依據(jù)隧道臺車長度為12m,模板面板厚度為10mm,門架面板12mm,門架腹板厚12mm，本計算出針對臺車的主要受力構(gòu)件的強度和剛度進行檢算，以驗證臺車的力學性能能否滿足要求,本文主要根據(jù)路

4、橋施工計算手冊與結(jié)構(gòu)力學,借助力學求解來對本臺車進行結(jié)構(gòu)檢算。3.1.1計算參數(shù)砼的重力密度為：24KN/m3,砼澆筑速度：2m/h,砼入模時的溫度取20C,摻外加劑。鋼材取Q235鋼，重力密度：78.5KN/m3，彈性模量為206GPa,容許抗壓應(yīng)力為140MPa,容許彎曲應(yīng)力取381MPa（1.25的提高系數(shù)）（取值疑問），有部分零件為45鋼，容許拉壓應(yīng)力為210MPa。3.1.2、計算載荷1）振動器產(chǎn)生的荷載：4.0KN/m?或傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載：4.0KN/m?，二者不同時計算2）對側(cè)模產(chǎn)生的壓力砼對側(cè)模產(chǎn)生的壓力主要為側(cè)壓力，側(cè)壓力計算公式為：P=kYh當V/TV0.035時，

5、h=0.22+24.9V/T當V/T0.035時，h=1.53+3.8V/T式中：P-新澆筑混凝土對模板產(chǎn)生的最大側(cè)壓力（KPa）h-有效壓頭高度（m）V-混凝土澆筑速度（m/h）T-混凝土入模時的溫度（C）Y-混凝土的容重（KN/m3）k-外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時取k=1.0,摻緩凝劑作用的外加劑時k=1.2。根據(jù)前述已知條件：因為：V/T=2/20=0.10.035所以：h=1.53+3.8V/T=1.53+3.8X0.1=1.91m最大側(cè)壓力為：P=kYh=1.2X24X1.9=55KN/m?3）砼對頂模產(chǎn)生的壓力砼對頂模產(chǎn)生的壓力由砼的重力和灌注砼的側(cè)壓力組成：重力P=Yg=2

6、4KN/m3X0.5m=12KN/，其中g(shù)為澆筑砼的厚度由于圓弧坡度變小，取灌注為1m/h。因為：V/T=1/20=0.050.035所以h=1.53+3.8V/T=1.53+3.8X0.05=1.72m側(cè)壓力為：P=kYh=1.2X24X1.72=49.5KN/m2，P=1.2X49.5+1.4X4.0-65KN/2a所以頂模收到的壓力P=P+P=12+65=78.2KN/m?b12所以PP，頂模和側(cè)模受到的壓力相當。ba3.2、側(cè)模和頂模的檢算通過對側(cè)模和頂模的面板和弧板的強度和剛度檢算來驗證臺車模板的強度和剛度是否滿足受力要求，側(cè)模面板的支撐結(jié)構(gòu)相同，因為頂模面板受混凝土重力作用所受壓力

7、略大，所以只需檢算頂模面板的強度和剛度是否能滿足要求。面板由間距為25cm的角鋼支撐，因此可簡化為跨度為0.25的簡支梁來對面板進行分析。3.2.1、面板計算a面板強度計算面板為厚度為10mm，面板受到的最大壓力為P=P=78.2KN/m?b面板的抗彎模量W=bh2/6=(錯誤！未找到引用源。)X2X0.012=3X10-5/3面板所受的最大彎矩為M=ql2/8=(錯誤！未找到引用源。)X(78.2X2)X0.252=1.222KN/mmax面板受到的彎曲應(yīng)力為：a=M/W=1.222X1000/(2.5X10-5)=48.88MPaVa=210MPamax所以面板的強度滿足要求b面板的剛度計

8、算面板的慣性矩I=bh3/12=2X0.013/12=16.7X10-8m4f=ql4/384EI=(78.2X103X2)X0.254/384X2.06X1011X16.7X10-8=0.046mmL/400=0.625mmmax所以面板的剛度滿足要求。3.2.2、加強角鋼檢算角鋼兩端固支，受均布力q-=PX0.25=78.2X0.25=19.55KN/m2最大彎矩在跨中，M=(1/24)Xql2=19.55X22/24=3.258KNm加強角鋼采用Z90X56X6,抗彎模量查表得W=11.74X10-6m3角鋼所受最大彎曲應(yīng)力a=M/w=3.258X10?/(11.74X10-6)=277

9、MPaVo=381MPamax慣性矩查表得I=1.7103X10-8m4最大繞度f=ql4/384EI=(19.55X10?X2)X24/384X2.06X10nX171.03X10-8=2.312mmL/400=5mmmax3.2.3、弧板檢算弧板寬280mm，材料812鋼板，模板連接梁最大間距1400mm，弧板受力模型可設(shè)為受力分布力的簡支梁，跨距I=1.4m，均布力q=PL/2=71.6X1.4/2=50.12KN/m(有2片弧板，3a所以除2)?？箯澞Ａ縒=bh2/6=0.12X2.82/6=1.57X10-1m3M=qI2/8=50.12X1.42/8=12.28KNma=M/w=1

10、2.28/(1.57X10-1)=78.21MPaa=381MPamaxI=bh3/12=0.012X0.013/12=16.7X10-8mf=5qh/384EI=5X(50.12X103)X1.4/384X2.06X10nX2.2X10-5=1.1mmL/400=3.5mmmax3.3門架檢算除了模板滿足受力要求，要保證臺車的強度和穩(wěn)定性，門架也需要滿足受力要求，因此有必要對門架進行受力分析，門架橫梁與門架立柱之間用螺栓緊固，不僅傳遞集中力而且傳遞彎矩，因此作為一個整體的分析。門架所示豎向千斤和油缸傳遞下來，門架寬4.4m，豎向力也主要是由6.19m范圍內(nèi)的模板傳遞下來，12m臺車總共傳遞的

11、豎向力為F=78.2KN/m?x12mX4.4m=4129KN，共6總榀門架，每榀門架有3個豎向受力點，則每個受力點傳遞的力F=4129/18=229KN。側(cè)向力由側(cè)模傳至千斤，側(cè)模高度6.19m，則F=71.6KN/m?X12mX6.19/24=222KN，由以上分析,根據(jù)臺車門架尺寸，得出驗算模型如下圖所示：(鐵軌處未見圖示橫向支點)14I：求解得到彎矩圖（門架立柱側(cè)向彎矩疑問，未見計算）-:強度檢算：由彎矩圖可知門架最大彎矩發(fā)生在橫梁中心，對比門架橫梁和立柱截面可知，該處也是最危險的點，門架橫梁H=0.85m，寬b=0.3m，其截面特性W=bH3-(b-g)h3/6H=0.3X0.853

12、-(0.3-0.012)(0.85-0.028)3/6X0.85=4.76X10-3m3I=bH3-(a-g)h3/12=0.3X0.853-(0.3-0.012)(0.85-0.028)3/12=2.023X103強度：a二M/W=293/5.023=144.8MPaVo=381MPa(公式數(shù)值來源不清楚)門架橫梁的強度滿足要求，因此門架的強度滿足受力要求。3.4下縱梁的檢算觀察臺車圖可知，(未見相關(guān)圖紙)下縱梁受門架傳遞的向下的力，同時受到行走和基礎(chǔ)千斤的支撐，門架傳遞的豎向壓力為F=4129/12=344KN，基礎(chǔ)千斤采用的是0108*8無縫鋼管(45鋼)，鋼管截面積為1.52X210=

13、319KN，因此下縱梁受力模型可簡化為下圖所示：分析得到彎矩圖：(由于堅向壓力440KN小于無縫管可承受支撐力528KN)下縱梁梁高0.5m，寬0.5截面特性：W=bH3-(b-g)h3/6H=0.5X0.53-(0.5-0.024)(0.5-0.028)3/6X0.5=4.15X10-3m3I=bH3-(a-g)h3/12=0.5X0.5?-(0.25-0.024)(0.5-0.028)3/12=1.04X10-3m下縱梁彎曲應(yīng)力a二M/W=344/4.15=82.9MPaVa=381MPa最大撓度發(fā)生在下縱梁中心處，以兩個基礎(chǔ)千斤的間距1.7m受集中力344計算：F=FL3/48EI=34

14、4X1.73X103/48X2.06X10nX1.04X10-3=0.16X10-3mVL/400=0.425X10-3m。3.5絲桿千斤的檢算絲桿千斤容易發(fā)生的破壞為壓桿失穩(wěn)，即無縫鋼管受力彎曲導致絲桿千斤的破壞，本節(jié)主要分析無縫鋼管壓桿的穩(wěn)定性，來驗證絲桿千斤的受力是否滿足要求。臺車千斤有三種：基礎(chǔ)千斤、豎向千斤和側(cè)向千斤?；A(chǔ)千斤較短，工作長度約為500mm，不易發(fā)生壓桿失穩(wěn)，因此主要分析豎向千斤和側(cè)向千斤的壓桿穩(wěn)定性。3.5.1、豎向千斤的穩(wěn)定性采用的是108*8的無縫鋼管，工作長度約為0.8m,每個豎向千斤受力為F=344KN。1根據(jù)路橋施工計算手冊第12章1.2節(jié)表12-2軸心受壓

15、穩(wěn)定性計算公式為N/AWOma。1N/A=344/2.2=156MPam由長細比入=I/yo=(I/A)0.5二0.0491(0.1084-0.0964)/(n0.0542-n0.0482)0.5=0.036m入=I/y=0.8/0.036=22查表得O=1.3o1O=a=1.3X210=273可得:1N/AWOam1因此豎向千斤壓桿穩(wěn)定性滿足要求。3.5.2側(cè)向千斤的穩(wěn)定性在門架檢算時，已得到側(cè)向千斤所受軸力為222KN,采用的是089*6的無縫鋼管，單獨受力的側(cè)向千斤最長工作長度為1.2m。N/A=222/1.2=185MPam由長細比入=I/yo=(I/A)0.5二0.0491(0.08

16、94-0.0774)/(n0.04452-n0.03852)0.5=0.029m入=I/y=1.62/0.029=55.8查表得O=1.2o1O=a=1.2X210=252可得:1N/AWOam1因此側(cè)向千斤壓桿穩(wěn)定性滿足要求。3.6總結(jié)臺車的所受的混凝土壓力是以最大情況來設(shè)定的，以上力學分析過程中所采用的受力模型均采用結(jié)梁偏于安全的簡化方法計算，本文分析了臺車和主要受力部件和容易破壞的部位，經(jīng)過以上分析，各個部件均能夠滿足受力要求，因此本臺車能夠滿足施工的受力要求。四、臺車安裝4.1、準備工作：、在洞口準備好足夠大的安裝場地，并鋪好臺車行車軌道（43kg/m）。、準備好起重設(shè)備。、備好支撐桿

17、、工具、材料、長卷尺、水平儀等。、對襯砌臺車的零部件進行清點。、組織安裝的主要人員熟悉安裝圖紙和安裝使用說明書，熟悉臺車的結(jié)構(gòu)、工作原理、安裝程序和方法步驟。4.2安裝步驟：、調(diào)整好兩行走軌道中心距，并使其標高處于同一水平面內(nèi)。、將橫梁、立柱及斜撐組成兩個端門架和三個中門架，組拼時應(yīng)保證兩立柱平行，且兩對角線長度相等。、將四個行走機構(gòu)吊裝在行走軌上，并調(diào)整好相互位置，裝好剎車裝置。、將兩個端門架分別吊裝在行走機構(gòu)支座上，并調(diào)正且垂直于走行軌，然后支撐牢靠，再將車架兩下縱梁安裝于兩端門架之間，并校正臺車架整體尺寸，保證臺車兩水平對角線相等，并將下縱梁調(diào)直。、安裝中門架于下縱梁，再安裝門架上縱梁、

18、斜拉桿，并與端門架連為一體，并再次調(diào)整，校正車架各部相互位置，以保證：a、每側(cè)的車輪應(yīng)在同一直線上，并保證輪距與軌距相等，誤差不大于10cm；b、各立柱均應(yīng)垂直于走行軌，不得歪斜；c、車架在水平面內(nèi)，其下部和上部對角線長度相等，無扭曲現(xiàn)象，調(diào)整正確后，將各部螺栓再檢查擰緊。、將橫向調(diào)整裝置千斤頂?shù)劝惭b于門架橫梁上，再將側(cè)向絲杠機構(gòu)安裝于門架兩側(cè)。、安裝頂部兩上縱梁，并使兩縱梁高度相同且與走行軌平行。、吊裝拱架安裝于上縱梁上，并調(diào)整好相互間距，然后安裝加強槽鋼，再吊裝邊墻架，方法同上。、安裝模板（對全液壓襯砌臺車而言），先安裝拱部模板，順序為從拱腳向拱頂，從臺車中部向兩端安裝，拱部安裝完畢后，與

19、邊墻架相鄰的模板，應(yīng)在拱架上焊擋板，以防模板下滑，然后再順序安裝邊墻模板，在安裝中，應(yīng)盡量減小模板之間間隙，保證模板接縫一致，調(diào)整好以后再焊擋板。4.3、模板臺車注意事項、拱部模板升降油缸和側(cè)模板調(diào)節(jié)油缸，是為調(diào)整模板尺寸所設(shè)計的，不承受混凝土澆筑時產(chǎn)生的垂直立和側(cè)壓力。澆注受力是由各類機械千斤頂、支撐絲杠和模板剛性來承受的。在側(cè)模板油缸旁均配置有支撐絲杠。、臺車移動時安全注意事項a、操作臺車人員，必須由熟悉臺車性能的專職人員操作。b、臺車上平臺前后兩側(cè)與地面前后兩側(cè)必須有直接監(jiān)護人員進行移動式監(jiān)護。C、臺車移動前，必須認真檢查臺車，是否收縮到位置。d、側(cè)絲杠零時固定是否牢靠，防止移動過程中松

20、脫支地。e、側(cè)縱聯(lián)兩頭育種不在移動前，必須將絲杠零時支護，防止模板與門架擺動而折斷油缸。f、上縱梁與門架必須保證單側(cè)三組以上，將千斤頂附位支護。g、在移動前，模板底部必須認真清理襯砌時的支架和殘留物體，防止碰撞模板。、每一個工作循環(huán)前要校對鋼軌是否平直，鋼軌中心距與襯砌中心距是否對齊，檢測鋼軌牢固性。枕木所墊間距，一般不得超過600mm。、每進行一個作業(yè)循環(huán)后要認真檢查各部位螺栓、銷子的松動狀態(tài)，對各種連接件重新檢查緊固。、臺車行走機構(gòu)、絲杠千斤頂要定期打黃油，減速電機要定期保養(yǎng)。、液壓系統(tǒng)應(yīng)無泄漏現(xiàn)象，液壓油應(yīng)清潔，工作時應(yīng)隨時觀察系統(tǒng)壓力情況。注意工作環(huán)境防止影響正常運行使用。、臺車支撐到

21、位后，底縱梁支軌絲杠必須牢固可靠，以免造成扭曲變形。、臺車澆注前，小心邊墻支撐地絲杠務(wù)必頂牢于地面。4.5、襯砌模板臺車操作程序、檢查臺車各部分，有無損失和變形的地方。、按要求在需要潤滑的部位加上潤滑油。檢查液壓油的油標，是否缺油。、檢查電路電器安全裝置和液壓系統(tǒng)。、臺車行走到襯砌位置后便可立模，立模前模板臺車處于脫模狀態(tài)。、立模程序a、合閘通電，液壓系統(tǒng)運轉(zhuǎn)；b、調(diào)整臺車至襯砌位置后，將支撐行走梁底部絲杠支撐于鋼軌上并旋緊；c、操縱液壓控制閥，調(diào)整各部模板起到位置。先確定拱頂模板位置隧道斷面相符。精側(cè)各切線、腰線中心位置。（這時所有支撐絲杠和千斤頂都在分開狀態(tài)），在各油缸旁邊支好支撐絲杠。（拱部起升、側(cè)模板調(diào)節(jié)、模板橫移均采用液壓控制）；d、操作換向閥手柄，使水平油缸平移，可調(diào)整模板臺車中心距與襯砌中心線對齊。e、操作換向閥手柄，使豎向油缸上升。調(diào)整臺車達到預(yù)定高度后，旋緊豎向千