隧道台车结构计算书.docx

隧道台车结构计算书.docx

《隧道台车结构计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《隧道台车结构计算书.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

隧道台车结构计算书

贵阳9米台车

结

构

计

算

书

一概括

模板台车就位完毕，整个台车两端各设一个底托传力到初支底面上。

枕木高度：

H=200mm；钢轨型号为：

43Kg/m（H=140mm）；台车长度为9米，面板为δ10mm×1500mm，二衬混凝土灌注厚度0.5米，一次浇注成型。

模板台车支架如图1。

计算参照《建筑结构载荷规范》（GB5009-2001）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）、《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）。

模板支架图

二载荷计算

（1）载荷计算

1）上部垂直载荷

永久载荷标准值：

上部混凝土自重标准值：

1.9×0.5×9×24=205.2KN

钢筋自重标准值：

9.8KN

模板自重标准值：

1.9×9×0.01×78.5=13.4KN

弧板自重标准值：

9×0.3×0.01×2×78.5=4.2KN

台梁立柱自重：

0.0068×（1.0+1.25）×2×78.5=2.4KN

上部纵梁自重：

（0.0115×5.2+0.015×1.9×2）×78.5=9.17KN

可变载荷标准值：

施工人员及设备载荷标准值：

2.5KN/㎡

振捣混凝土时产生的载荷标准值：

2.0KN/㎡

2）中部侧向载荷

永久载荷标准值：

新浇注混凝土对模板侧面的压力标准值：

F=0.22rct0β1β2v1/2=0.22×25×8×1.2×1.15×10.5=60.6KN/㎡

F=rcH=25×3.9=97.5KN/㎡

取两者中的较小值，故最大压力为60.6KN/㎡

有效压力高度h=2.42m

换算为集中载荷：

60.6×1.9×0.6=69.1KN

其中：

F——新浇混凝土对模板的最大侧压力；

rc——混凝土的表观密度；

t0——新浇混凝土的初凝时间；

v——混凝土的浇注速度；

H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度；

β1——外加剂影响修正系数；

β2——混凝土坍落度影响修正系数；

h——有效压力高度。

可变载荷标准值：

倾倒混凝土载荷值：

2.0KN/㎡

振捣混凝土时产生的载荷标准值：

4.0KN/㎡

（2）载荷组合

1）组合1恒载↓×1.2+活载↓×1.4

2）组合2恒载↓×1.0+活载↓×1.0

三钢模板设计

钢模板的作用是保持隧洞衬砌混凝土浇注的外形及承担混凝土浇注载荷。

钢模板主要有面板、弧形板、支撑槽钢、立筋板、活动铰构成，活动铰将其分成几段，利用连接螺栓合成整理。

A）设计假定：

面板弧形板按照双铰耳设计，最大正负弯矩区采用加强措施；面板按四边支撑或三边支撑一边自由板计算。

B）载荷及其组合：

顶拱钢模面板的计算载荷包括设计衬砌混凝土浇注载荷、允许超挖及局部过大超挖部分的混凝土浇注载荷和面板的自重等。

q=q0+q1+q2+q3式中q—面板计算载荷；

q0—面板自重，按照初选面板厚度计算；

q1—设计衬砌混凝土载荷，q1=γh；

γ—钢筋混凝土容重；

h—设计衬砌厚度；

q2—允许超挖部分的混凝土载荷（按允许0.2—0.3m计）；

q3—局部过大超挖部分回填的混凝土载荷（不包括允许超挖部分），为1.2m；

q4—含义同，仅加载部位有异；

q5混凝土侧压力；

q5=γR，+C；

R，—内部插入振捣器影响半径，采用0.75m；

C—混凝土入仓对模板的冲击力，目前，设计中采用0.2tf/㎡。

载荷

载荷组合

q0

设计衬砌混凝土q1

允许超挖部分回填q2

局部过大超挖回q3

同q3，加载部位有q4

混凝土侧压力q5

面板

q1+q2+q3

弧形板

设计情况Ⅰ（顶拱浇注完时）

q0+q1+q2

设计情况Ⅱ（侧墙浇注到顶拱时）

q5

校核情况Ⅰ（中间1/4跨有局部超挖时）

q0+q1+q2+q4

校核情况Ⅱ（半跨有局部超挖时）

q0+q1+q2+q3

（1）模板面板计算

面板是以肋板为支座的连续梁，可简化为五跨连续梁进行计算。

按照荷载组合1，取1m宽的板条计算：

面板计算简图

对拱顶面板：

q=1.2×1.0×（25×1.0+78.5×0.01）+2.0×1.4=33.6KN/m

对侧墙面板：

q=1.2×1.0×60.6+6.0×1.4=81.12KN/m

取侧墙模板进行验算，取载荷调整系数0.85，有：

q=81.12×0.85=68.95KN/m

故：

Mmax=0.105ql2=0.105×68.95×0.282=0.57KN.m

模板钢材Q235，10mm厚钢板的截面力学参数截面惯性矩Ⅰ和截面抵抗矩W分别为：

W=1.8×10-5m³；

I=8.5×10-8m4；

所以有：

强度验算：

σ=

=90.4N/mm2安全

刚度验算：

v=0.644ql4/100EI

=0.644×66.0×0.2864/（100×2.06×105×1.8×10-8）

=0.77mm＜l/250=1.1mm满足要求

根据计算结果，钢模板面板适合采用10mm厚的钢板。

（2）模板肋板计算

横肋板布置按200mm考虑，计算简图如下：

肋板计算简图

P=0.23×68.95=15.8KNq=0.06KN/m

故：

Mmax=0.125ql2=0.125×0.06×0.22+0.25PL=0.9KN.m

模板钢材Q235，10#槽钢的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=6.4×10-6m³；

I=1/12×0.006×0.0753=2.56×10-7m4

所以有：

强度验算：

σ=

=134.9N/mm2＜f=215N/mm2安全

刚度计算：

v=5ql4/384EI=0.2mm＜l/250=1.1mm满足要求

（3）弧板计算

弧板采用A3δ12钢板，宽度320mm，加强筋采用10#槽钢，中心间距265mm。

载荷为模板载荷和自重，采用ANSYS分析内力如下：

工钢梳型模的弯矩图和剪力图

最不利的弯矩和剪力为：

Mx=209000N.mV=115000N

弧板的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=1.303×10-3m³；

I=1.954×10-4m4

所以有：

σ=

=160.4N/mm2＜f=215N/mm2安全

τ=

=76.9N/mm2＜fv=125N/mm2安全

DMX=0.047402

DMX=0.047402

工钢梳型模的位移图

采用组合1计算结果：

刚度验算：

v=47.4mm＜l/250=48.4mm满足要求

（4）模板支架的计算

模板支架按照钢框架结构计算，荷载见“二荷载计算”，钢材Q235，

门架横梁截面尺寸1000×300mm，结构为工字型上下面板为δ14，立板为δ10。

门架横梁钢的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=3.132×10-3m³；I=9.396×10-4m4；

立柱截面尺寸482×300mm，结构为焊接工字型。

立柱的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=2.145×10-3m³；I=5.361×10-4m4；

图2支架计算简图

采用SAP2000计算，组合2计算结果如下：

支架弯矩图

支架剪力图

支架轴立图

位置

弯矩（KN.m）

剪力（KN）

立柱顶

225.47

167.30

立柱中

22.28

31.52

立柱下

44.47

38.08

顶梁边

252.47

360.85

顶梁中

99.46

4.07

中梁边

27.84

13.65

中梁中

1.21

4.00

1）立柱计算

对各点进行受力验算，立柱最不利的弯矩和剪力、轴力为：

Mx=252470N.mV=167295NN=378290N

所以有：

σ=

=102.3N/mm2＜f=215N/mm2安全

τ=

=75.8N/mm2＜fv=125N/mm2安全

σ=

=27.8N/mm2＜fv=215N/mm2安全

采用组合1计算结果：

刚度验算：

v=1.6mm＜l/250=12mm满足要求

2）框架梁计算

对各点进行受力验算，顶梁最不利的弯矩和剪力、轴力伟：

Mx=252470N.mV=360860NN=167300N

所以有：

σ=

=70.1N/mm2＜f=215N/mm2安全

τ=

=108.0N/mm2＜fv=125N/mm2安全

采用组合1计算结果：

刚度验算：

v=16.1mm＜l/250=32mm满足要求

对中梁进行受力计算，结果满足要求。

（5）底部大梁的计算

大梁按照简支梁结构计算不考虑中间支座作用。

大梁箱型截面500×750mm，δ14，钢材Q235，底梁的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=5.077×10-3m³；

I=1.523×10-3m³；

图3大梁计算简图

采用SAP2000计算，组合2计算结果如下：

底部大梁弯矩图

底部大梁剪力图

最不利的弯矩和剪力、轴力为：

Mx=3278310N.mV=719680N

所以有：

σ=

=610N/mm2＞f=215N/mm2

τ=

=85N/mm2＜fv=125N/mm2安全

采用组合1计算结果：

刚度验算：

v=59.7mm＞l/250=48mm不满足要求

整体稳定性验算：

σ=

=3278310/（1.6×5077）＞f=215N/mm2

考虑中间支座作用，计算结果如下：

底部大梁弯矩图

底部大梁剪力图

最不利的弯矩和剪力、轴力为：

Mx=97860N.mV=142050N

所以有：

σ=

=28N/mm2＜f=215N/mm2安全

τ=

=9.2N/mm2＜fv=125N/mm2安全

采用组合1计算结果：

刚度验算：

v=0.5mm＞l/250=48mm满足要求

整体稳定性验算：

σ=

=97860/（1.6×5077）＜f=215N/mm2

故考虑底梁下设置千斤顶支座，结构满足要求。