盾構(gòu)機(jī)推力和扭矩計(jì)算

1、盾構(gòu)機(jī)推力和刀盤(pán)扭矩的地層適應(yīng)性評(píng)價(jià)1、推力計(jì)算盾構(gòu)的推力應(yīng)包含以下幾個(gè)部分： F =FM + FBA+FS+FNL1）盾殼和土層的摩擦力FMF =xrx D x L（P + P + P + P ）/4 MV V1 h hl其中為盾殼和土體間的摩擦系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取0.25。計(jì)算得：FM=8074KN2）盾構(gòu)推進(jìn)正時(shí)面推進(jìn)阻力以口 1 nF = 4兀 D2p其中Di為盾構(gòu)機(jī)內(nèi)徑Ps為設(shè)計(jì)掘削土壓（kN/m2）設(shè)計(jì)掘削土壓Ps=地下水壓+土壓+預(yù)壓其中地下水壓在粘土層處相對(duì)于隧道中部的水頭最大約11.5m,那么水壓力為115kN/m2；土壓按靜止土壓力計(jì)算：Po=Ko Y H上式中：Po靜止土壓

2、力H覆土厚度Ko一靜止土壓系數(shù)Ko=1 sin e式中：e有效內(nèi)摩擦角經(jīng)計(jì)算 Po=127 kN/m2預(yù)壓力一般取30 kN/m2Ps=115+127+30=272kN/m2Fba = 4 D ps =9109.3 KN3）盾尾密封的摩擦力F =兀 DFFS =10 KN / m （經(jīng)驗(yàn)值，周向每米密封的摩擦力）（管片外徑6.4m）4）拖拉后配套的力FNL （經(jīng)驗(yàn)值）Fn：l = 750KN5）總推力計(jì)算F=17943.3KN在盾構(gòu)上坡和轉(zhuǎn)彎時(shí)盾構(gòu)的推力按直線水平段的1.5倍考慮，盾 構(gòu)的實(shí)際推力應(yīng)為： F=17943.3 X 1.5=26914.95KN盾構(gòu)機(jī)實(shí)際配備推力：S-488/S-6

3、98盾構(gòu)機(jī)實(shí)際推力分別為34210KN和50668KN。均能滿足盾構(gòu)的實(shí)際需要.2、扭矩計(jì)算1）刀具切削扭矩推進(jìn)速度：匕疽4.8m /h刀盤(pán)轉(zhuǎn)速：n =隊(duì)伽（根據(jù)類(lèi)似工程選取經(jīng)驗(yàn)值）刀盤(pán)每轉(zhuǎn)切深：hmax = V / n = cm巖土的抗壓強(qiáng)度：qu=100KPa ；刀盤(pán)直徑：Dd=6.68mT = 0.5 x x h x（D x 0.5T1=0.5x100 x0.0667x（6.68x0.5）2=37.2KNm2）刀盤(pán)自重產(chǎn)生的主軸承旋轉(zhuǎn)反力矩:T2 T2 = G x R1 X|i其中:刀盤(pán)自重：G = 刀盤(pán)自重：G = 570KN主軸承滾動(dòng)半徑：R = 1.3m滾動(dòng)摩擦系數(shù)：H g= 0.

4、004T = 570 x 1.3 x 0.004 = 29.6 KN .m3）刀盤(pán)推力荷載產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)阻力矩T= T= P x R xh其中：推力載荷 Pt =axnx R2 x Pd ； 刀盤(pán)不開(kāi)口率：a=0.4；刀盤(pán)半徑r2 = 3-14m ；Pd=（Ph +）/2 = 102KN / mP =0.4x3.14x3.34x102=428KN tT3=428x1.3x0.004=2.23KN.m4）密封裝置摩擦力矩T = 2k x h x F x n x R” 式中.密封與鋼之間的摩擦系數(shù)：七=0.2 ;密封的推力：Fm = L5KPa ；密封的安裝半徑：Rm1=L25m8.8 KN .mT4

5、 = 2兀 x 0.2x 1.5 x 3x 1.252】8.8 KN .m5）刀盤(pán)前表面上的摩擦力矩T - x C xk x H x R 3 x p）53P 2 d ；其中土層和刀盤(pán)間的摩擦系數(shù)：H=0.15;T5=2/3x(0.7x3.14x0.15x3.343x102)=835KN.m刀盤(pán)圓周的摩擦反力矩T = 2兀 x D x B x P xp其中刀盤(pán)邊緣寬度：B = 0.45m ；丁!舟后jpq + jzp 力 P =(P + P + P + P )/4 = 205KPa刀盤(pán)圓周土壓力：zhl h v1 vT6=2x3.14x6.68x0.45x205x0.15=580KN.m刀盤(pán)背面

6、的摩擦力矩刀盤(pán)背面的摩擦力矩由土腔室內(nèi)的壓力所產(chǎn)生，假定土倉(cāng)室內(nèi)的 土壓力為PdT = - x(axKx R3 xp x P )= 722.94KN .m732 p d刀盤(pán)開(kāi)口槽的剪切力矩T = 3 x兀 x C x R3 xG 以)其中土的抗剪應(yīng)力：C =C+P例=15+102xtg50=23KPa在切削腔內(nèi)，由于碴土含有水，取C=15KPa，內(nèi)摩擦角為卜50T8=2/3x3.14x23x3.343x(1-0.7)=538KN.m刀盤(pán)土倉(cāng)內(nèi)的攪動(dòng)力矩T9T F xL xP x(r + r )/2xn 9 b z d 12b其中刀盤(pán)支撐柱直徑：，b=0.6m；刀盤(pán)支撐柱長(zhǎng)度氣=頃；支撐柱數(shù)量nb = 4刀盤(pán)支撐柱外端半徑：r2 = 1.4m ；刀盤(pán)支撐柱內(nèi)端半徑：r1 = 0.7mT = 0.6 x 1.1 x 160.36 x G.4 + 0.7 )/2 x 4 = 444.5KN.m所以，刀盤(pán)總扭矩T =寸 T = 2929KN.m1 1，此為額定扭矩。按照土壓平衡盾構(gòu)扭矩估算公式計(jì)算T =a x D3計(jì)算盾構(gòu)的扭矩，其中a為土壓平衡盾構(gòu)系數(shù)，根據(jù)盾構(gòu)直徑的 大小不同一般取值14-20，這里取a=16計(jì)算