隧道横洞衬砌台车Midas计算书.docx
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隧道横洞衬砌台车Midas计算书
隧道横洞衬砌台车Midas计算书
一、计算说明
本衬砌台车采用商业有限元软件MidasCivil2006进行力学计算。
计算时根据结构尺寸和使用材料截面建立空间模型,对于模板面板采用板单元模拟,其他杆件采用梁单元模拟,梁柱之间刚性连接,计算时认为门架柱脚为固定支座,能够提供各个方向的约束。
对于衬砌上时浇筑砼荷载认为是流体荷载,采用Midas软件提供的“流体压力”荷载加载,计算顶模时认为拱顶压力P0=0,拱脚压力P1=γh,γ为砼容重,取25kN/m3,h为拱高,h=2.6m,期间线性变化。
计算侧模时认为侧模顶压力P2=0,侧模底压力P3=γH,γ为砼容重,取25kN/m3,H为侧模高,H=3.4m,期间线性变化。
由于把砼完全按流体计算,此荷载较实际大得多,故振动冲击荷载不同时考虑。
台车各杆件构造如下图所示
计算模型如下图所示
二、计算结果
(1)模板面板
面板正应力如下图所示
面板正应力166MPa<[σ]=215MPa,满足抗弯强度要求。
面板剪应力如下图所示
面板剪应力84MPa<[σ]=125MPa,满足抗剪强度要求。
面板位移如下图所示
面板位移3.5mm,面板位移偏大,建议增加横向加劲肋。
(2)面板加劲肋
正应力如下图所示
正应力133.8MPa<[σ]=215MPa,满足抗弯强度要求。
加劲肋剪应力61.7MPa<[σ]=125MPa,满足抗剪强度要求。
加劲肋变形图如下图所示
加劲肋变形3.1mm,加劲肋变形较大,建议增加横向加劲肋。
(2)上立柱
上立柱正应力如下图所示
正应力43MPa<[σ]=215MPa,满足抗弯强度要求。
轴力如下图所示
较长杆受拉,拉力24.7kN,较短杆受压,压力为24.7kN,杆件长1.3m,截面为I18工字钢。
ix=7.37cm,iy=2cm
A=30.7cm2
λx=
λy=
根据λy查b类截面稳定系数表得到稳定系数φ=0.78
满足压杆稳定要求。
(3)顶模弧形拱
正应力如下图所示
最大正应力94.1MPa<[σ]=215MPa,满足抗弯强度要求。
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