盾构始发托架、反力架计算书
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
始发托架、反力架预埋钢环
1.始发托架的制作和安装盾构始发基座采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力荷载和推进时的摩擦力，结构设计还需考虑盾构推进时的便捷和结构受力。
由于盾构机重达400多吨，所以始发基座必须具有足够的刚度、强度和稳定性。
始发基座设计全长9.0m，宽3.753m。
1.1始发基座的安装盾构机组装前，依据右线隧道设计轴线底面（高程为1518.174m）、洞门位置及盾构机的尺寸，然后反推出始发基座的空间位置（在洞门前0.4~0.5m）。
施工盾构井底板时，按照测量放样的基线在盾构始发位置设置预埋件。
在盾构安装过程中基座采用“井”字形水平支撑进行加固，安装位置按照测量放样的基线，吊入井下就位焊接，基座上的轨道按实测洞门中心向高抬升20㎜居中放置（标高为1518.174），并设置支撑加固，准确定位后将始发基座与底板预埋钢板焊接连接；始发基座底部要垫平稳，避免扭曲；盾构机主机组装时，在始发基座的轨道上涂硬质润滑油以减小盾构机始发推进时的阻力；始发掘进时，基座两侧加三角支撑，以固定支撑负环。
在钢梁上设置钢轨作为盾构机导向轨道。
基座就位后通过横向和斜向进行加固，两边使用横梁与始发洞口的预埋件进行焊接加固（始发井部分地段基座直接支撑在侧墙上）。
始发基座的结构见下图1-1,1-2所示图1-1 始发基座平面结构图A——A1-2 始发基座纵面结构图2.反力架的安装2.1准备工作根据结构设计图纸，在反力支撑安装前要进行如下准备工作：（1）在竖井底板预埋钢板，钢板与底板连接牢固略大于反力架底座。
（2）根据盾构隧道的里程反算反力架的位置，然后根据反力架的宽度和斜撑的角度在车站此段施工时预埋钢板，钢板与下部拉筋采用锚焊连接。
2.2反力架、负环管片位置的确定(1)反力架、负环管片位置的确定依据反力架位置的确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定。
(2)负环管片环数的确定盾构始发井长度为12.5米，盾构长度8.683米。
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。
托架设计及计算书
0#、1#块施工托架设计计算书一、工程概况黄河特大桥主桥为3×(100+4×140+100)m预应力混凝土连续箱梁，连续梁主墩为#27-31#、33#-37#、39#-43#。
主墩0#、1#块同时浇筑，采用托架法施工，其它节段均采用挂篮法施工。
单个主墩0#、1#块总长度为12m，其中0#块长3.5m，单个1#块长4.25m。
梁段编号0 1梁段长度（cm) 350 425腹板厚(cm) 90 90梁段体积（m³）258.9 122.7梁段重量（t）673.1 3190#、1#节段信息0#、1#块采用整体钢模浇筑，其中0#块位于墩顶之上，1#块悬挑出主墩3.5m，悬挑部分采用托架法施工。
0#、1#块、主墩相对位置图二、计算目标（1）验算托架的强度、刚度及变形性能、抗剪切变形能力（3）验算托架整体稳定性及杆件强度三、计算依据（1）《路桥施工计算手册》（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）（3）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）（4）《钢结构设计规范》GB 50017-2011（5）《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012（6） Midas civil 有限元计算软件四、托架设计1#块施工托架设计为单侧四榀三角托架（TJ-1），墩身两侧各设置两榀托架（TJ-2）。
TJ-1上托梁为2-56a工字钢，斜撑为2-40a 槽钢，TJ-2托梁杆为50a工字钢，斜撑为2-20a槽钢，斜撑与托梁、底托均采用销接并配置保险卡，托架节点处设置加劲肋，以增加节点受力传递效果。
托架均采用Q235钢材，弯曲强度215Mpa，抗剪强度125Mpa。
托架详图见附件1。
五、托架承载力验算5.1荷载参数根据《路桥施工计算手册》（第8章，表8-1竖向荷载），采用以下标准值：①钢筋混凝土容重：取26KN/m³，②施工人员及机具：取1KN/㎡，③倾倒混凝土产生的冲击荷载：取2KN/㎡④振捣混凝土产生的荷载：取2KN/㎡⑤模板：底模1.61t（单个1#块）、侧模 1.6t（单个1#块单侧）、内模4.682t（单个1#块）⑥支架自重（在有限元软件中考虑单元自重）5.2荷载计算分析荷载组合考虑1.2*恒荷载+1.4*活荷载，荷载组合为1.2*（①+⑤+⑥）+1.4（②+③+④）依据《路桥施工计算手册》荷载分项系数数据表：序号类别分项系数1 支架、模板自重 1.22 混凝土自重 1.23 施工机具堆放荷载 1.44 倾倒混凝土荷载 1.45 振捣混凝土荷载 1.4分区备注截面积㎡混凝土容重KN/m³线荷载KN/m节段长度m 重量KN翼缘板单块单侧 2.03 26 52.78 4.25 224.315 腹板单块单侧7.93 26 206.18 4.25 876.265 顶板+底板单块13.62 26 354.12 4.25 1505.01 钢材料设计参数表：5.2建立有限元模型采用MIDAS整体建模，共建立节点数180个，单元数242个，24个节点一般支承，12个单元两端节点铰-铰连接。
反力架计算方案
（一）工程概况由于盾构机在始发推进过程中，前方地质情况发生了变化，造成了盾构机始发推力过大，从而使反力架发生局部变形过大的情况。
由于本区间反力架设计承受的最大推力为1800T ，目前已无法满足盾构推进需求，因此需要对反力架进行加固处理。
（二）加固计算及方法材质A3钢[σ]=215Mpa 一、反力架所受载荷管片总受力取值2000吨，取1.2的保险系数，即总推力为2400吨，反力架所受载荷简化成三个支撑点，每个支撑点所受外力为F=8000KN ，不考虑自重。
二、计算 1、立柱P=8000KNP=8000KNP=8000KNN 1N 27#杆件5#杆件P 12P 东侧立柱2#杆件1）受力分析东侧立柱各杆件：700=2340mm c=3040mm a mm =，b ，22622800070023403.32103040A PabM KN mm l ⨯⨯===⨯ 22522800070023409.93103040B Pa b M KN mm l⨯⨯===⨯B 点：1B Pl M Pb +=，则51()(800023409.9310)58323040B Pb M P KN l-⨯-⨯===212168P P P KN =-=7#杆件117728cos 41P N KN==︒5#杆件21415070N P tg KN =︒= 2#杆件322168N P KN==P=8000KNP=8000KNP=8000KNN4N56#杆件5#杆件西侧立柱1#杆件西侧立柱各杆件算法同东侧，6#杆件与水平杆件夹角为35︒， 6#杆件与5#杆件的内力分 别为N4、N5，则6#杆件147120cos35P N KN ==︒5#杆件51354084N P tg KN =︒=1#杆件322168N P KN ==2）强度计算东侧立柱7＃杆件抗压强度： 314N 772810===235Mpa A 2164.410σ-⨯⨯⨯ 东侧立柱5＃杆件抗拉强度： 324N 507010===154Mpa < []A 2164.410σσ-⨯⨯⨯ 西侧立柱6＃杆件抗压强度： 344N 712010===217Mpa A 2164.410σ-⨯⨯⨯ 西侧立柱5＃杆件抗拉强度： 354N 560210===170Mpa < []A2164.410σσ-⨯⨯⨯1＃、2＃杆件抗压强度： 334N 216810===66Mpa < []A 2164.410σσ-⨯⨯⨯综上，由于6#、7#杆件强度不能达到设计要求，需要增加杆件，如下图P=8000KNP3N5N67#杆件5#杆件P 45P 东侧立柱4P 加入的三榀20型钢与7#杆件平行2#杆件加入三榀I20型钢，与7#杆件平行，此杆件最大承受的压力为46N=A []=3581021510=3740KN σ-⨯⨯⨯⨯ ，承受水平方向的力为3740cos 412823KN ︒= 取抵消2500KN 的外力，则外力P3=5500KN ， 此时，7#杆件抗压强度： 5500=235=162Mpa < []8000σσ⨯P=8000KNP3N5N65#杆件P 45P 4P 加入的三榀20型钢与7#杆件平行西侧立柱6#杆件1#杆件同理，6#杆件抗压强度： 5500=217=150Mpa < []8000σσ⨯ 3）稳定性计算材质A3钢λ1为：λ1=(π2E/σp)1/2=(π2×210×109/200×106)1/2=100 λ2=(a-σs)/b(其中a=304，σs=235，b=1.12)=61.6 λ=μl/i[i=7.03cm （最小），μ=0.7] 7＃杆件：λ=0.7×5.349/0.0703=53.36λ＜λ2＜λ1，属于小柔度杆，查《材料力学》下册表12-4， 稳定系数为Φ=0.838,N/ΦA=194Mpa[σ]。
盾构机受力计算及始发结构设计
盾构机受力计算及始发结构设计盾构机受力计算及始发结构设计【内容提要】本文重点从分析盾构机在始发阶段的受力入手，设计盾构机的始发设施（始发托架、反力架）及其固定，提出对盾构机掘进参数的控制要求。
【关键词】隧道、盾构、始发、始发托架、反力架前言随着技术进步、综合国力的增强，盾构法越来越多地被国内地铁界所接受，上海、广州、南京、北京、深圳、天津、西安、成都、沈阳、杭州、青岛等城市都使用这种方法。
上海地铁是国内最早采用盾构施工的，且大部分工程都是利用盾构完成的。
虽然盾构有许多成功的工程实例，但是使用这种方法也有较大的风险。
而且使用盾构，在对洞口进行加固处理的始发阶段出问题的概率很高，即使是非常有经验的承包商也常会发生类似事故。
本文从盾构机在始发阶段的受力入手，设计盾构机的始发设施（始发托架、反力架）及其固定，提出对盾构机掘进参数的控制要求。
1工程地质情况简介成都地铁1号线一期工程盾构施工2标，人民北路站至天府广场站盾构区间，第一台盾构机从始发井（右线）南端向南始发掘进，到达天府广场站调头至左线，再从左线向北始发，到达骡马市站后盾构机过站，到达文武路站后盾构机转场，到人民北路站吊出完成左线盾构掘进；第二台盾构机从始发井（右线）北端始发到达骡马市站过站，到文武路站转场，到人民北路站吊出完成右线盾构掘进，见图1线路平面示意图。
整个盾构区间左、右线盾构吊装与拆除4次、调头1次、过站2次、转场2次。
成都地铁人-天区间两台盾构机在右线始发井各有一次盾构始发起点，总共7次始发，根据每次各100m的始发掘进地段的地质条件和线路平、纵断面设计，分析盾构机的掘进受力，对于正确设计、固定盾构机的始发设施，合理提出始发阶段盾构机掘进参数的控制是十分必要的。
图1线路平面示意图2盾构机始发阶段的受力2.1盾构机始发前的受力始发前盾构机处于+0.6845%变坡点附近，整个盾体支承在始发托架上，盾构主机仅有重力G约3200kN作用在始发托架上，重心距刀盘面约2.7m，刀盘悬臂置于托架前端，托架前端离始发掘进面（围护结构外侧面）约1.8m。
反力架钢箱靠结构稳定计算
反力架验算书一、钢箱后靠结构稳定性计算盾构出洞及初期掘进期间理论最大后座力1800t，而后座力主要由四根Ф460钢管（钢管作用于800mm×800mm钢箱梁上）及5根Ф500短钢管（作用于车站站台层台阶上），具体结构形式详见附图1《后座系统布置图》。
站台层及中板可以承受钢箱梁的反作用力。
故本次仅对我方后座系统进行分析。
图1 后座系统布置图（1）图1 后靠钢支撑剖面图（2）后座系统关键是通过钢箱梁及5个Ф500短钢管进行盾构推进后座力的传递――下半环管片（B块）通过5个Ф500短钢管将盾构推进的大部分后座力传递至车站底板；上半部（L、F块）借“π”梁通过6根Ф406钢管将力传递至钢箱梁上，再由钢箱梁传递至车站站台层及中板上。
而盾构出洞及初期掘进期间理论最大后座力1800t，故可粗略将单根Ф406钢管最大受力定为150t，单根Ф406钢管（壁厚15mm）最大轴线抗压240t，故无需对Ф406钢管受力进行分析、计算。
现仅需对800mm×800mm钢箱梁结构稳定性进行分析。
该钢箱梁进场后项目部已对其进行了经常验收，钢箱梁结构详见下图：《图2 钢箱梁结构剖面图》。
现对钢箱梁后座系统的结构稳定性进行核算。
图2 钢箱梁截面图XY现场布置钢箱梁跨距6.445m ，Ф460钢管作用位置及在钢箱梁上的最大弯矩详见图3、图4：T 2=150t GG G GG=1470KN G=1470KNM 1=896.7KN ·m M 2=1643KN ·m M max =2185.29KN ·mT 3=150t 图3 钢箱梁受力图图4 钢箱梁弯矩图T 1=150tG=1470KN钢箱梁最大受力弯矩：m kN M M M x ⋅=+=29.218521现要保证盾构推进时钢箱梁不丧失整体稳定，因采用的钢梁剖面为钢箱结构，根据《钢结构设计规范》（GBJ 17－88），当钢梁截面尺寸满足h/b0≤6，且l1/b0不超过《简支梁不需计算整体稳定性的最大值或值》表中规定的数值时，不必计算梁的整体稳定性。
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目录
一、工程概况 (1)
二、反力架计算 (1)
2.1 反力架及支撑体系介绍 (1)
2.2 反力架受力分析 (4)
2.3 反力架验算 (4)
三、始发托架计算 (7)
3.1 始发托架介绍 (7)
3.2 始发托架受力验算 (8)
盾构始发托架、反力架计算书
一、工程概况
本标段包括2站2区间，分别是云梦站、大板站、云梦站～长发站区间、长发站～大板站区间，区间采用盾构法施工。
云梦站～长发站区间，盾构从云梦站始发，沿凤凰大道地下敷设，向东沿陕鼓大道到达长发站小里程端接收。
区间左线隧道长1050.213m，右线隧道长
1043.206m；线路平面有二处曲线，曲线半径为1200/450m，洞顶覆土5.4～
17.2m，线间距13～15.5m，最大纵坡为14.818‰。
长发站～大板站区间，盾构从长发站和站后暗挖隧道空推通过后，在暗挖隧道端头和车站大里程端二次始发，沿陕鼓大道地下向东行进后，转向东南方向沿迎宾大道地下进行，到达大板站小里程端接收吊出。
区间左线隧道长637.377m，右线隧道长858.852m，区间含一处平曲线，曲线半径为450m，洞顶覆土6.3～13.2m，左右线间距为15～15.6m，线路纵坡为V形坡，最大坡度为22‰。
二、反力架计算
2.1 反力架及支撑体系介绍
盾构机在始发掘进时，必须借助外置反力架来提供盾构在始发过程中及前阶段的顶进推力。
反力架的结构设计按照安全、适用、经济的原则，其材料的选定是根据盾构机各种设定参数计算出来总的推力并充分考虑了盾构施工现场的实际情况。
反力架采用20mm和30mm厚钢板制作，进行盾构反力架形式的设计时，是以盾构的最大推力及盾构工作井轴线与隧道设计轴线的关系为设计依据。
图2-1-1 反力架钢负环设计图
图2-1-2 反力架组装立体示意图反力架设计如图2-1-3、2-1-4所示。
图2-1-3 云梦站反力架设计图
图2-1-4 长发暗挖隧道反力架设计图
支撑系统由钢反力架、斜撑及负环管片临时衬砌组成。
负环管片临时衬砌由7环+0环组成，负环采用通缝拼装，支撑体系如图2-1-5所示。
图2-1-5 支撑系统示意图
2.2 反力架受力分析
反力架外荷载作用等效于盾构机始发的总推力，考虑荷载最不利情况，将推力设计值乘以适当的动荷载效应系数进行受力验算；结合场地实际条件以及已有施工经验，反力架计算荷载取径向推力Ft=18500KN，荷载作用点位置按实际情况模拟。
反力架结构受力分析采用的计算工具为美国CSI公司研制的通用结构分析和设计软件SAP2000，对非节点荷载进行了等效节点荷载的转换，以确保计算结果的准确性。
图2-2 反力架受力分析示意图
2.3 反力架验算
总荷载作用平均分配到钢负环上（如上图2-2所示），钢负环则将荷载传递到反力架上的四个受力区域（图2-3所示的A、B、C、D四个区域）,每个区域所承受的荷载f为1/4Ft。
图2-3 反力架计算模型
运用SAP2000结构计算软件建立反力架模型，结构尺寸和位置按结构设计图纸输入，经计算，反力架所受最大弯矩Mmax=1935kN •m ，H450*300双榀型钢支撑所受最大轴力为N=2443KN 。
（1）反力架强度验算
反力架截面视为箱形截面，具体受力参数计算如下：
截面惯性矩：Ix ＝[BH 3－（B －d ）h 3]/12=584608cm 4
截面抗弯模量：Wx ＝Ix/（H/2）=584608/30＝19487cm 3
σ=M/W=1935KN •m/19487cm 3=99Mpa ≤
[]s σ=210MPa 所以，反力架的强度满足要求。
（2）H450*300双榀型钢支撑验算
①稳定性验算
H450*300双榀型钢支撑由两个H 型钢焊接而成，其截面面积为31480mm 2。
规范要求：
其中轴力N=2443kN ，查规范得稳定系数为0.75。
故σ1=N 1
φ1A 1=2443×10000.75×31480=103.5N/mm 2≤ƒ=215N/mm
2 因此，H450*300双榀型钢支撑正应力验算满足要求。
f A N ≤ϕ
②刚度验算 在最大轴力N=2443kN 的作用下，型钢支撑变形量为：
mm m EA L N 9.30039.022920
210614.710244331111==⨯⨯⨯==∆，200/11952/111≤=∆L ,故满足要求。
（3）抗剪验算
与反力架斜撑相连的预埋钢板及其锚固筋还要承受剪切力的作用，该剪切力主要靠锚固筋与钢板之间的焊缝来承受，锚固钢筋与预埋钢板之间采用E43焊条进行双面满焊焊接连接，焊缝高度不小于8mm ，其焊缝强度设计值为2/160mm N f w f =，在最大轴力N=2443kN 的作用下，所受剪应力为：
22031111/160/1.772
825087.0)45cos(102443mm N f mm N l h N w f w e f =≤=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==ττ （4）焊缝强度验算
型钢支撑与预埋钢板及反力架之间采用E43焊条进行焊接连接，焊缝高度为8mm ，其焊缝强度设计值2/160mm N f w f =，在最大轴力N=2443kN 的作用下，焊缝所受剪应力为：
2
2032222/160/3.914)82861(87.0)45cos(102443mm N f mm N l h N w f w e f =≤=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯==ττ
拉应力为：
22032222/160/3.914
)82861(87.0)45sin(102443mm N f mm N l h N w f w e f =≤=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯==σσ 式中，e h 为焊缝计算厚度，w l 为焊缝长度，故焊缝强度满足要求。
三、始发托架计算
3.1 始发托架介绍
根据端头井尺寸，本工程始发托架长10.1米、宽4.9米。
由于始发托架在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及抵抗盾构旋转的扭矩。
所以在始发托架安装时，必须进行必要的加固。
同时，用工字钢连接始发托架与盾构井侧墙或底板上钢板进行横向加固。
始发托架制作所采用材料均为Q235，始发托架所承受载荷为盾构机自重。
图3-1 始发托架示意图
3.2 始发托架受力验算
最大载荷出现在盾构机掘进前而管片安装两环时，计算最大载荷。
盾构机自重约344T，两环管片重量约为：21×2=42T，最大载荷344+42=386T F=(G/2)/cos30°=1930/cos30°=2228.6KN
拉伸应力：
σ=F*sin30°/S=2228.6KN*sin30°/（92.18*10）=12.08MPa
弯曲应力：
σ=F*cos(30)*L/W=2228.6KN*cos30°*1.57m/(10*867*10-6m3)=34.95MPa
其中：G——最大载荷，此处按386t计算
F——作用于始发托架43钢轨上的合力
S——10根W250*250型钢截面总面积，单根W250*250型钢截面面积，查标准为92.18cm2。
L——跨距，此处为L=1570mm
W——10根HW250*250型钢抗弯截面系数，根据标准查得，单根HW250*250型钢抗弯截面系数为867cm3。
结论：始发托架所受拉伸应力与弯曲应力均小于220MPa，Q235碳素结构钢的抗拉强度极限可以达到220MPa，故始发托架结构强度满足要求。