隧道衬砌台车结构计算书

XXXXXXXXXX引水隧道项目衬砌台车计算书

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2017年10月

xxxxx项目衬砌台车计算书

1、《xxxxx施工图设计》

2、《衬砌台车结构设计图》

3、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)

4、《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)

2. 概况

xxxxx隧道衬砌模板系统及台车布置图如下图。隧道二衬模板由一顶模、两侧模组成，模板均由6mm钢板按照二衬外轮廓线卷制而成。顶模模板拱架环向主肋采用I10工字钢,加工成R=1447mm，L=3650mm的圆弧拱形，拱架环向肋板间距1m，拱架纵肋采用∠45*45*6的角钢，间距30cm；侧模模板拱架环向肋板采用1524mm长的I14工字钢，侧模环向肋板在隧洞腰线以上部分加工成加工成R=1447mm，L=527mm的圆弧拱形，腰线以下加工成R=3327mm，L=997mm的圆弧拱形，拱架环向肋板间距1m，拱架纵肋采用∠45*45*6的角钢，间距30cm。

衬砌台车由顶拱支撑、台车门架结构、走行系统、顶升系统及侧模支撑系统组成，纵向共9m长。顶拱支撑采用H200×200×立柱，纵向焊接通长的∠45*45*6的角钢组成钢桁架，焊接于台车门市框架主横梁上，支撑顶模。衬砌台车门式框架立柱采用H200×200×型钢、横梁、纵梁均采用I20a工字钢焊接组成，其节点处焊接1cm厚的三角连接钢板缀片进行加固。本衬砌台车与顶拱支撑焊接为一个整体。进行顶模的安装及拆除时，在轨道两侧支垫20*20*60cm的枕木，枕木上安放千斤顶进行台车和顶拱支撑系统的整体升降。侧模支撑系统的螺旋丝杆，每断面设置4个。下部螺旋丝杆水平支承于台车的I20a纵梁上，上部螺旋丝杆水平支撑于台车的I20a立柱上。三角板与构件之间焊接为满焊,焊脚高度10mm；焊缝不允许出现咬边、未焊透、裂纹等缺陷。模板系统及台车构件均采用Q235普通型刚。

图隧道二衬模板布置图图隧道二衬台车布置图

图隧道二衬台车纵向布置图

3 荷载计算

主要技术参数

①、钢弹性模量Es＝×105MPa；

②、混凝土自重γ=26kN/m3；

③、Q235钢材的材料强度：许用正应力[σ]=215MPa，许用弯曲应力[σw]=215MPa，许用剪应力[τ]=125MPa；

衬砌台车荷载计算：

台车长9m，二次衬砌厚度为。

①二衬混凝土自重荷载：

P

=γh=26*=m2

1

②新浇混凝土对模板测面的压力：

浇筑时混凝土温度取T=10℃，泵送混凝土按照20m3/h计算，由隧道衬砌断面衬砌厚度、衬砌台车图纸可以计算出衬砌混凝土的浇筑速度。

V=20/（9**）=h。

新浇混凝土对模板单元的侧压力可按下式进行计算：

=*γ*t*β*

P

max

其中：

β——混凝土塌落度影响系数，当塌落度≥11cm时，取β=；

t——混凝土初凝时间，一般t=200/（T+15）,实际混凝土初凝在5h左右；

故P

=*26*5**；

2

③振捣混凝土荷载：

P 3=2KN/m 2； ④施工人员及机具荷载： P 2=2KN/m 2；

临时结构荷载组合系数按照：×恒载+*活载。

4.二衬模板、衬砌台车强度刚度验算

二衬模板 ①6mm 钢板计算

二衬模板采用6mm 的钢板，纵肋间距30cm ，主肋间距1m 。钢板界面特性系数计算如下：其中b=1m ，h=6×10-3m ，l=。

W=1/6*b*h 2=1/6×1×（6×10-3）2m 3=6×10-6m 3 I=1/12*b*h 3=×10-8m 4 则拱顶面板：

q=*(26**1+**1)+*4*1=m ；按简支梁计算，其弯矩为

m kN ql M •===132.03.0*77.11*8

1

8122max ；

则正应力：MPa MPa m

m KN W

M w 20522106*132.03

6<=⨯==-σ 挠度：mm l mm EI ql 2.1250/33.010*8.11006.23843.01077.1153845854

3-4

=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-ω

侧墙面板：

q=××1+×4×1=m ；按简支梁计算，其弯矩为

m kN ql M •===539.03.0×94.47×8

1

8122max

则MPa MPa m m

KN W M w 2058.89106*539.03

6<=⨯==-σ 挠度：mm l mm EI ql 2.1250/14.110×8.11006.23843

.01094.47538458

54

3-4=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==

-ω 故6mm 混凝土面板满足要求。 ②纵肋∠45*45*6角钢

纵肋∠45*45*6角钢间距为30cm ，其支撑拱圈主肋间距1m （两主肋间加了环向∠45*45*6次肋角钢）。∠45*45*6角钢的截面系数：

W=7×10-6m 3 I=×10-8m 4

q max =××+×4×=m ；

按简支梁计算，其弯矩为：m kN ql M •=⨯⨯==45.05.038.148

18

122max

则MPa MPa m m KN W

M w 2052.64107*45.03

6<=⨯==-σ 挠度：mm l mm EI ql 2250/2.110*33.91006.23845.01038.1453845854

3-4=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-ω

③顶模拱圈主肋I12工字钢

顶模拱圈主肋I12工字钢的截面系数： W=77×10-6m 3 I=488×10-8m 4

其荷载计算考虑二衬混凝土重、模板、纵向角钢、I12工字钢自重以及浇筑混凝土侧压力（由于顶板处于隧道腰线以上，而侧压力与浇筑高度有关，因此顶板计算时可按倍最大侧压力计）。顶板下三立柱支撑间距分别为、、、。则荷载为：

()33.64KN/m

=1×4×1.2+0.5*1*43.14+0.01×16.9+0.01/0.3×3.98+1×0.006×78.5+1×0.25×26×1.0=q 按简支梁计算，其弯矩为：

m kN ql M •=⨯⨯==27.155.064.338

1

8122max ；

其支点反力为：

kN ql F 251.955.064.332

1

21=⨯⨯==

； 则最大正应力：MPa MPa m

m KN W

M w 2055.161077*27.13

6<=⨯==-σ 最大挠度：mm l mm EI ql 44.3250/03.010*******.238455.01064.3353845854

3-4

=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-ω

④侧模拱圈主肋I16工字钢

侧模拱圈主肋I16工字钢的截面系数： W=141×10-6m 3 I=1130×10-8m 4

侧模拱圈主肋所受的荷载主要为混凝土的侧压力，按最大侧压力考虑，并考虑的胀模系数。则荷载为

q=***+*4*=m

侧模拱圈主肋由两螺旋丝杆支撑于台车门架上，两螺旋丝杆间距1m ；运用SMSolve 软件建立悬挑梁模型如下：