盾构托架、反力架计算书 - 6-20
《托架设计计算书》doc版
《托架设计计算书》doc版《托架设计计算书》doc版挂篮设计计算书XX铁路连续梁施工挂篮设计计算书编制: 校核: 审核: 目录一、工程概况1 二、托架设计2 三、载荷分析3 四、托架主桁片计算5 五、托架细部计算26 六、结论27 托架设计计算书一、工程概况溪坪大桥、后在特大桥、刘厝特大桥主桥为（40+64+40）m连续梁。
梁部0#块长度8m，1#块长度3m，边跨直线段长度7.6m。
主桥墩身均为空心高墩，根据桥梁结构形式，采用大型托架现浇0#块、1#块，挂篮施工普通块段，托架二次利用现浇边跨直线段的施工方案。
刘厝大桥主桥为（60+100+60）m连续梁，梁部0#块长14m，高7.2m，采用托架现浇施工；牵出线大桥主桥为（48+80+48）m连续梁，七口特大桥主桥为（32+48+48+32）m连续梁，0#块结构尺寸较小，同样采用托架现浇施工。
二、托架设计1、设计原则1.1 可完成0#、1#块、边跨直线段使用托架浇筑，略改装可多次循环利用。
1.2 使用常用型材，结构要简单，受力要明确。
1.3 适应主边墩顶部实心段混凝土构造。
1.4 安装、拆除要方便，节省人力物力，节省工期。
2、布置及构造2.1 主墩顶对称布置，每侧4片桁片；边墩单侧布置4片桁片。
2.2 水平间距按照载荷分布状况布置，保证4片桁片基本受力均匀，且保证横梁挠度复核规范要求。
2.3 部分参数：经几种构造反复比较计算，主桁片选定如下结构：托架形式为三角托架，桁架构造。
上直角边长5.4m，悬臂0.6m；竖直直角边长2.7m。
主要杆件选用[36b双拼；下支点[36b双拼牛腿，全约束；上支点预应力锚固件，横向约束；节点板均采用群螺栓连接，M10.9级高强螺栓副，配弹簧垫圈。
经计算各种工况下最大挠度为3.8mm。
除刘厝大桥0#块上锚固点预应力张拉吨位每根45吨外，其他现浇段上锚固点预应力筋每根张拉40吨。
3、为保证托架加工质量，选用专业挂篮厂家加工所有构件。
托架相关计算书 副本
三、托架结构方案简述因0#节段自重较大，单个方量为580.68m3,且工期要求较紧，0#节段施工时间长短将直接全桥施工工期，采用搭设碗扣支架耗时较长，耗费人力物力较大，且本工程主墩位于颍河内，墩身施工完毕后须拔除钢板桩围堰，降低施工费用，同时主墩承台面积不足以搭设支架施工0#、1#节段，故本次主墩0#、1#节段采用托架方案。
采用托架施工周期较短，不影响拔除钢板桩围堰，墩身施工时在相应位置预埋精轧螺纹钢锚固孔及托架预埋钢板。
待墩身施工完毕后在预埋件位置处安装托架，对穿精轧螺纹钢锚固托架，铺设128a工字钢分配梁，再搭设碗扣支架，形成整体受力体系。
本次施工方案中采用（I、U、M、W）四种类型托架，以满足墩身拱形门及弧形构造。
托架采用双［36槽钢（单槽钢47.8kg/m ）对扣组成，以利于槽钢的横向刚度，对扣处间隔60cm采用焊接16X 10cm （1cm厚）钢板补强槽钢形成整体受力。
为了方便托架受力，斜撑槽钢与水平槽钢成标准45度角，托架在施工墩身时加工完毕，待墩身施工完毕后用吊机及塔吊将托架吊装至锚固位置，I、U型托架采用①32mm精扎螺纹钢拉杆上下各6根锚固于墩身（U型托架50X 60cm下钢板受限于拱形门位置，则直接焊接于内侧双140a工字钢上，大小里程两侧工字钢则采用D=530mm 钢管对撑）。
川、W型托架由于受限于墩柱构造无法采用拉杆对拉，方案中采用预埋钢板预埋后，将托架焊接于预埋钢板上固定，其中W型托架由于安装于墩身拐角弧形位置，故托架钢板及预埋钢板均加工成弧形，以满足构造要求。
托架承受荷载为0#、1#节段荷载，墩顶5m范围除外（单侧托架承受1.5m0#节段及整个1#节段荷载），为确保托架抗剪强度，预埋钢板均设置直径10cm40Cr （调质处理）抗剪销。
I>n型托架长度7.5m （考虑1.5m施工平台），川型托架长度7.9m,W型托架长度11.5m （考虑1m施工平台）。
托架最大布置间距为3.5m，其余为3.1m及3.2m，详见《托架立面布置图》托架上部纵桥向按60cm间距布置128a工字钢，横桥向除3排60cm （侧模位置）外，其余均按90cm间距布置128a工字钢，后搭设支架安装侧模，形成0#、1#节段整体底模系统。
隧道盾构始发反力架计算
１ 反力架结构及支撑形式
盾构反力架采用２ ０ ｍ ｍ 厚钢板 ， 钢板后面采用钢管支 撑， 上半部支撑采用 ｌ ５ ０ ｍ ｍ 钢管 ， 支撑斜撑在矿山隧道 的初支面上 ， 钢管与初支钢架焊接 ； 中部支撑采用ｑ ｂ ３ ０ ０ ｍ ｍ 钢管 ， 支撑与预埋钢板焊接 ， 斜撑在混凝土 面上 ； 下部将 盾 构机直接抵在 仰拱混凝土之 上。 盾构机横 断面 、 纵 断 面图， 如图１ 、 图２ 所示。 钢管支撑参数 ， 见表ｌ 。
ｓ ｉ ｎ ５ ５ 。 ＝ ６ ９ ５ ８ （ ｋ Ｎ）
设置８ 根（ １ ） １ ５ ０ ｍ ｍ 钢管 ， 均匀分 布 ， 则钢 管受到 的应
第３ ２ 卷第 ２ ５期
表 盾构机 受力值表
任成国， 等： 隧道盾构始发反力架计算
３ ５
支撑按一端 固定一端 ， 两端固定 ， 得￣ Ｕ ｉ ｘ ＝ ０ ． ５ ，
摘 要： 盾构 始发 段 需要 施做 反 力墙 ， 但是 反 力墙 施做 较 费 时 ， 会 影响 施 工进度 。 文章 在 对 隧道盾 构 始发 反 力架计 算 的基
础上 ， 验 证 了盾 构始 发 的改进 装 置的 可行 性 。
关键 词 ： 反力墙 ； 始发段 ； 计 算； 改进 中 图 分类 号 ： ｕ ｏ ３ ４ ８ 文 献标 识码 ： Ａ
属于短粗杆 ， 支撑钢管稳定性满足要求 。 ２ ． ４ 下部验算 下部直接支撑于仰拱混凝土之上 ， 混凝土为Ｃ ２ ５ 喷射 混凝土 ， 由管片直接传力 ， 分担总推力 的１ ／ ２ ， 即１ ７ ０ ９ ８ ／ ２ ＝ ８ ５ ４ ９ （ ｋ Ｎ） ， 接触面积４ ８ １ ４ ２ ８ ７ ｍ ｍ ， 则混凝土面的应力为 ８ ５ ４ ９ ／ ４ ８ １ ４ ２ ８ ７ ￣ １ ０ ＝ １ ． ７ ７ （ Ｍ Ｐ ａ ） ＜ １ １ ． ９ Ｍ Ｐ ａ ， 强度满足要求 。 ２ ． ５ 中部支撑接触面强度验算 钢管传到预埋钢板的压力为ｓ ｉ ｎ ３ ０ 。 ｘ ３ ２ ９ １ ／ ４ ＝ ４ １ １ ． ３ ７ ５
盾构机计算书
φ6340mm隧道掘进机型号TM634 PMX设计计算书株式会社小松制作所地下建机事业本部小松(中国)投资有限公司2010年4月目录页数1、计算条件 (3)1.1工程条件 (3)1.2地质条件 (3)1.3计算模型 (4)1.4盾构机规格 (5)2、盾构机刀盘所需扭矩计算 (5)2.1 计算条件 (5)2.2 各参数的计算 (6)2.3 所需扭矩计算 (7)3、盾构机掘进时所需推力计算 (8)3.1 计算条件 (8)3.2 各参数的计算 (9)3.3 推力计算 (10)4、盾构机壳体强度计算 (11)4.1 计算条件 (11)4.2 各参数的计算 (11)4.3 土荷载计算 (12)4.4 盾构机壳体水平方向变位量的计算 (13)4.5 载荷的计算 (13)4.6 弯曲扭矩[M]及轴力[N]的计算结果 (14)4.7 盾构机壳体应力σ的计算结果 (15)5、切削刀具寿命的计算 (19)5.1 地质概况 (19)5.2 地质计算模型化 (19)5.3 主切削刀计算 (19)5.3.1 磨损高度与运转距离的关系 (19)5.3.2主切削刀、刮刀的磨损系数 (20)5.3.3刀具磨损计算公式 (21)5.3.4刀具磨损计算结果 (22)6、三排园柱滚子轴承计算 (23)6.1 盾构机规格 (23)6.2 载荷计算 (24)6.2.1土载荷的计算 (24)6.2.2 作用与三排园柱滚柱轴承上的载荷的计算 (24)6.3、三排园柱滚柱轴承寿命计算： (25)6.3.1三排园柱滚柱轴承规格 (25)6.3.2 三排园柱滚柱轴承寿命计算 (25)1、计算条件：1.1、工程条件：(1) 隧道长度 m(2) 隧道最小转弯半径 250m(3) 盾构机开挖直径φ6340m m(4) 管片外径φ6200m m(5)管片内径φ5500m m(6)管片宽度 1200mm(7)管片厚度 350mm(8)分块数 5+1块(9)管片重量 4.5t / 块(10)隧道坡度‰1.2、地质条件：(1)土质淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、砂质粉土、粉砂、中粗砂(2)隧道覆土厚度 5～30 m(3)地下水位GL- 0.5 m(4)间隙水压 MPa(5)透水系数 cm/sec(6)标准贯入值（N值）(7)内摩擦角 deg(8)粘着力 kN/cm2(9)含水率（W%）(10)地面负荷 6 tf/m2(11)地层反力系数 kN/m21.3、计算模型说明：由于整个计算全部采用在埋深30m ，承受最大水压力，因此计算偏与安全。
【反力架验算】
反力架支撑检算书1#盾构反力架与结构之间采用12支φ530mm （壁厚10mm ）钢筒支撑，包括9根轴向支撑（直撑）和3根45°斜撑；并在钢管紧贴结构端加焊10mm 厚钢板局部加固以分散作用在管片上的集中应力。
另在钢管架设时，将各钢管撑用角钢或型钢连接加固，增强其整体稳定性，确保盾构施工正常进行。
φ530mm 钢筒材料性能表力学性能钢材型号Q235 强度值fy (MPa) 200 弹性模量E(GPa) 210 标准尺寸外径（mm ）530 内径（mm ） 510 壁厚（mm ）10根据我公司长期的盾构施工经验，盾构始发总推力：F max =800T~1000T ；考虑1#盾构工作井洞门采用C20素混凝土回填,可能对始发造成的阻碍，故有意提高保守量，始发最大总推力取值提高至Fmax =2000T ，进行验算。
（1）整体强度检算则在该推力下需要的钢管总面积为： 257max 100.1200100.2mm f F A y ⨯=⨯==； φ530钢管单根截面积：22216336)510530(4mm A =-⨯='π；则需要φ530钢管数量：12.616336100000=='=A A n ，即最少需要7根支撑；本次1#2#盾构始发，反力架设置φ530mm 钢筒12根，包括：轴向支撑（直撑）9根>7根，另设45°斜撑斜撑3根，因此完全满足整体强度要求。
（2）分部强度检算盾构始发时，反力架受力以下部及左右侧支撑受力为主，上方受力很小，为增大安全余富，在本次检算中，把上横梁支撑作为安全储备，即认为，Fmax =2000T 的盾构推力完全由下部及左右支撑来承担。
在此条件下，做出如下两种情况的分析：（A ）假定反力架均匀受力，即下部、左、右三部分受力均匀；由此，右左下F F F N n F F ===⨯=⨯==67m ax 1067.112100.2' ；①正应力检算MPa MPa A F 15020075.0]%[7502.102163361067.16=⨯=<=⨯='=σσ下。
桥梁工程高墩盖梁施工托架计算书最新版本
××××高速XX 合同段桥梁工程高墩盖梁施工托架计算书施工单位：绘图计算：年月日××××高速XX 合同段桥梁工程高墩盖梁施工托架计算书1 工程概况××××高速公路×合同段石坑大桥和雷公车大桥全长分别为164.55m 、188m ，跨度均为6跨，上部结构分别采用25m 和30mT 梁，桥墩下部结构均采用双柱式桥墩，墩柱直径为φ1.50m 、φ1.60m 、1.40m 几种。
墩柱高在12.0m ～32.0 m 不等，双柱间距为7.20m 、6.80m ，盖梁截面尺寸为1.3×1.9m 、1.4×1.8m ，盖梁砼强度均为C30，盖梁砼方量约为26.3 m 3，26.8 m 3，29.8m 3(按30m 3计算)。
2 施工托架的确定由于两桥桥经过农田、山堑、山沟，而且大部分墩柱比较高，受征地范围和地形的影响，多数盖梁难采用常规的落地支架方法进行施工，并且安全措施难以保证，如采用回填地基，则地基承载力难以保证，为保证质量，我们根据现场实际情况，进行了施工方案的优化，拟采用工字梁托架的形式作为盖梁施工的支承平台。
在浇注墩柱时距柱顶以下0.53m 处采用内径为φ80钢筒埋置在墩柱钢筋上，拆模后形成预留孔洞，然后插入φ75钢销，两端各伸出40cm 作为工字梁的支承牛腿。
在牛腿上架设I 36b 工字钢，然后上铺盖梁支承平台。
详见图1～图3。
110113015036680φ75圆钢36b工字钢10×10方木@20盖梁底模板图1：盖梁施工平台正面图150200120023068010×10方木@20φ75圆钢36b工字钢φ20钢筋焊接@20010×10方木@20φ75圆钢盖梁底模板36b工字钢19075553 托架受力分析现以石坑大桥4＃墩盖梁及砼方量为30方的雷公车大桥某盖梁为例，进行计算分析，盖梁受力模式见图4。
托架计算书
1 工程概况岳潜高速河东大桥位于岳西县响肠镇无愁村外畈组，桥梁起点桩号K177+492.00m，终点桩号K118+502.00m，全长1010m。
主桥为六跨预应力混凝土刚构－连续组合桥，桥长612m，跨径组合66＋4×120＋66m；引桥黄尾侧为一联8跨30m预应力混凝土连续箱梁桥，潜山侧为一联5跨30m预应力混凝土连续箱梁桥。
主桥下部结构采用钢筋混凝土薄壁空心桥墩，钻孔灌注桩基础。
设计荷载：公路－Ⅰ级。
由于河东大桥桥墩较高，施工采用托架现浇0号及1号块，为了保证施工的安全，需要对托架受力状况进行分析计算。
2 计算依据1）安徽省岳西（黄尾）至潜山公路第十一合同段施工图设计——第三册；2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)；3）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）；4）《钢结构设计手册》（第二版）——中国建筑工业出版社；5）《建筑结构静力计算手册》——中国建筑工业出版社；6）《基本资料》（公路桥涵设计手册）——人民交通出版社。
3 计算参数与计算荷载1）箱梁悬出部分总重量：纵向：q = 493 ~ 430KN/m（其中：刚构墩悬出梁长3.5m，普通墩悬出梁长4.0m）横向（普通墩）：q = 62.4 ～20.8KN/m横向（刚构墩）：q = 93.6 ～31.2KN/m2）支架与模板荷载：按照施工单位提供的资料，偏安全按以下荷载取值：刚构墩（纵向）：150 KN/m普通墩（纵向）: 150KN/m横向（刚构、普通墩）：q =150 KN/m4 计算方法4.1 计算方法采用平面分析方法计算，将上部荷载（梁体、支架及模板等）采用横向分布方法分配到各个托架上，求出最不利托架横向分布（内力增大）系数，按照平面杆系有限元计算，从而得到托架结构内力分布、变形分布及应力分布。
鉴于结构杆件长细比较小，强度、刚度和应力控制设计，稳定性不控制设计，故可不进行稳定性计算。
托架计算书
中铁一局西平线二分部80m连续梁0#段托架设计计算书北京天元模板有限公司西安分公司设计部2010年04月一、计算说明：为保证80m连续梁悬灌的安全可靠施工，需要对施工0#及1#段托架的主要结构进行详细的计算。
0#段浇注完成并达到一定强度后采用托架浇注1#段。
1#节段开始为3.0m长，混凝土及钢筋重量是118T，采用托架施工。
三、检算依据：1、《80m混凝土连续箱梁设计图》；2、《铁路桥涵施工规范》；3、《钢结构设计规范》；4、《公路桥涵施工规范》；5、其他相关设计资料。
四、计算方法：本设计计算采用容许应力法。
1、施工荷载200kg/m2;2、模板及支架荷载: 内模100kg/m2;3、下横梁及下纵梁自重按均布力加在各自构件上计算。
托架图如下：虑利用挂蓝底模），长度为4.5米；箱梁自重及内模每延米荷载为：118/3+0.7=40t/m；挂蓝底模每延米荷载为：12/4.5=2.7t/m；施工每延米荷载： 0.2t/m；5、受力计算模型如下图：支点反力图如下所示：分别为86.22t；48.57t；.22.742.92.7.26托架总共为3榀均布，每榀支架承受力分别为：q1=86.22/3=28.74t=287400N ；q2=48.57/3=16.19t=161900N 。
4、 每榀支架受力计算模型如下图：1）强度校核：32b 槽钢截面特性：A=2*5510mm 2；W=2*509012mm 3；I=2*81442000mm 4。
x12σmax=M max/(γx*W x)= 144266525/(1*1018*103)=141.72N/mm2 <f=215N/mm22）挠度校核：如图所示，最大变形在节点4；ω=8.97mm。
满足要求。
3）销轴计算Φ90圆钢截面为6361.7mm2；σmax=N/A=602539/6361.7=95N/mm2<f=175 N/mm2；满足要求。
北京天元模板有限公司西安分公司设计部2010年04月。
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220千伏东台-盖山线路缆化工程（电缆土建部分）0#-5#工作井盾构基座、反力架计算书
审核
复核
编制
中电建路桥集团有限公司
福州电力缆化工程总承包部
二○二○年六月
第1章基座计算书
一、计算依据
（1）《钢结构设计标准》（GB50017-2017）；
（2）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）；
（3）163#、009#盾构机设计图纸；
二、基本参数
（1）盾构机参数
中交天和163#盾构机盾体总重约333t、009#盾构机盾体总重226.1t。
163#盾构机组件尺寸及重量表
（2）盾构机基座
盾构机基座使用250×250 H型钢制作，共12道横向支撑。
主受力结构为纵梁、横梁、并与连接杆焊接成一个整体，形成整体受力结构，盾构作用在轨道梁
上，通过轨道传力到底座上，最后传递到始发架井底地基，轨道梁和支架采用焊接形式连接，其结构图如下。
基座平面图
基座纵断面图
基座横断面图
（4）受力分析
盾体重力荷载作用在轨道上，通过支架传递到底座基础，斜纵梁是受力主体，横梁把荷载传递到基础，主要受力梁为1号、2号与3号梁。
受力验算：
盾构总重G=333t 其中：盾构刀盘重量G1＝35t 长度L1=1.882m；
前盾总成重量G2＝105t L2=2.922m；
中盾重量G3＝95t 长度L3＝2.765m；
盾尾重量G4＝28t,长度L4＝4.090m。
由上面盾构各节段位置的重量和长度，可知结构最不利位置在前盾与刀盘组装后。
009#盾构机前盾加刀盘重量小于163#盾构机前盾加刀盘，因此只需检算163#盾构前盾下方的支承架是否满足受力要求即可。
取荷载分项系数取1.5，动载系数取1.25，则盾构前盾总成下方每根钢轨荷载为：P=1.5*1.25*1400/(2*2.922*sin62.5°)=506.3kN/m。
假设钢轨荷载均匀分布传递到支承架纵梁，则纵梁荷载q=506.3kN/m。
取支架单元支架计算：
1）①号纵梁受力检算（按简支梁计算）：
Mmax=ql/8=506.3×0.892/8=56.5kN/m
查表可知P43轨（50Mn材质）截面参数为Wx=217.3 (cm3)、屈服强度σs (MPa)≥390MPa
σmax=Mmax/Wx=56500/217.3Pa=259.8MPa<390MPa
满足刚度要求。
2）②号底横梁检算：
取荷载分项系数取 1.5，动载系数取 1.25，2号纵梁承受总力q=1.5*1.25*1400/(2*sin62.5°)=1479.7KN.
按照图纸支撑钢板0.89m
支撑钢板截面积为：A = 0.89×0.03=267×10−4m 2，2号梁长L =0.567m 。
支撑钢板最小惯性矩
4
433
m in
1088.212
)03.0(89.012m bh I -⨯=⨯==，
0087.012
12i 2
3min min
====h bh bh A I ，长细比59.320087.0567.05.0min =⨯==i l μλ（两端固定，0.5=μ），经查表：221,62,105λλλλ<==，属小柔度结构，其强度计算公式为：σ=p
A =
1479.7×103267×10−4
=55.42MPa <[σ]=235MPa ，满足受力要求。
3）③号底横梁检算：
F （水平）＝
G ×tan27.5°=72.9t,平均分配到3根横梁上，则每根横梁拉力T ＝24.3t
σ=T/A （25#H 钢横梁面积）=243000/58.92*10-4Pa=41.2MPa<235MPa （Q235材质）满足受力要求
4）支架横梁中连接螺栓计算：
通过受力分析，支架横梁中连接螺栓为轴向受拉连接，采用４个M27高强螺栓连接，螺栓强度等级8.8级
查得1个M24高强螺栓受拉设计承载力 =164KN
故每根高强螺栓受力F （螺栓）=F/12（每根横梁4个螺栓，共3根横梁）=243000/12=20.2KN<164KN ，满足设计要求。
第2章反力架计算书
（一）计算依据
（1）《盾构法隧道施工及验收规范》（GB50446-2017）； （2）《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 （3）《钢结构设计标准》（GB50017-2017）； （4）163#、009#盾构机设计图纸； （二）基本参数 （1）反力设计图纸
由于工作条件所限盾构机始发反力系统采用半环管片与侧墙之间设置63#双拼支架，推进时使用盾构机下半部分14个推进镐推进。
盾构机设计推进镐每根1500kN，计划使用7组共14根推进镐。
工作井壁后800mm，维护结构为φ800mm 灌注桩，土层为中风化凝灰熔岩。
（2）受力计算
1）支座受力计算
盾构机最大推力为21000kN，63#工字钢支架共计9组,每组支架由两块20mm 钢板、两根工字钢、两块肋板组成。
则每个支座最大承受压力为2333KN。
取荷载分项系数取 1.5，动载系数取 1.25，则每组支架受力：F=1.5*1.25*2333=4374.4kN。
则支架受力面积为：A=0.02*0.36*2+0.18*0.36+0.02*0.082=80.87×10-3㎡
其强度计算公式为：σ=p
A =4374.4×103
80.87×10−3
=54.1MPa<[σ]=235MPa，满足受力
要求。