隧道简易衬砌台车计算书.docx

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隧道简易衬砌台车计算书

××隧道横洞衬砌台车计算书

一、计算说明

本衬砌台车采纳商业有限元软件MidasCivil2006进行力学计算。

计算时依照结构尺寸和利用材料截面成立空间模型，关于模板面板采纳板单元模拟，其他杆件采纳梁单元模拟，梁柱之间刚性连接，计算时以为门架柱脚为固定支座，能够提供各个方向的约束。

关于衬砌上时浇筑砼荷载以为是流体荷载，采纳Midas软件提供的“流体压力”荷载加载，计算顶模时以为拱顶压力P0=0，拱脚压力P1=γh，γ为砼容重，取25kN/m3，h为拱高，h=，期间线性转变。

计算侧模时以为侧模顶压力P2=0，侧模底压力P3=γH，γ为砼容重，取25kN/m3，H为侧模高，H=，期间线性转变。

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。

台车各杆件构造如以下图所示

计算模型如以下图所示

二、计算结果

（1）模板面板

面板正应力如以下图所示

面板正应力166MPa<[σ]=215MPa,知足抗弯强度要求。

面板剪应力如以下图所示

面板剪应力84MPa<[σ]=125MPa,知足抗剪强度要求。

面板位移如以下图所示

面板位移，面板位移偏大，建议增加横向加劲肋。

（2）面板加劲肋

正应力如以下图所示

正应力<[σ]=215MPa,知足抗弯强度要求。

加劲肋剪应力<[σ]=125MPa,知足抗剪强度要求。

加劲肋变形图如以下图所示

加劲肋变形，加劲肋变形较大，建议增加横向加劲肋。

（2）上立柱

上立柱正应力如以下图所示

正应力43MPa<[σ]=215MPa,知足抗弯强度要求。

轴力如以下图所示

较长杆受拉，拉力，较短杆受压，压力为，杆件长，截面为I18工字钢。

ix=，iy=2cm

A=

λx=

λy=

依照λy查b类截面稳固系数表取得稳固系数φ=

知足压杆稳固要求。

（3）顶模弧形拱

正应力如以下图所示

最大正应力<[σ]=215MPa,知足抗弯强度要求。

剪应力图如以下图所示

最大剪应力<[τ]=215MPa,知足抗剪强度要求。

挠度较小，较小，知足要求。

（4）门架

门架正应力如以下图所示

最大正应力<[σ]=215MPa,知足抗弯强度要求。

剪应力如下所示

最大剪应力<[τ]=215MPa,知足抗剪强度要求。

纵向挠度，较小，知足要求。

水平挠度，水平挠度较大，建议增加斜撑。

（6）下横撑

应力图如下

最大正应力<[σ]=215MPa,知足抗弯强度要求。

最大剪应力<[τ]=215MPa,知足抗剪强度要求。

（6）门架侧向横纵梁

正应力如下

最大正应力<[σ]=215MPa,知足抗弯强度要求。

剪力图如以下图所示

最大剪应力39MPa<[τ]=125MPa,知足抗剪强度要求。

位移如以下图

挠度，挠度较大，建议增加牛腿和斜撑。

三、结论与建议

综上计算结果可知：

台车能够知足受力要求，但局部变形较大。

建议：

计算的前提是门架柱脚能够提供水平约束，避免侧模水平位移，故应采取方法固定门架立柱柱脚，采纳在每一个门架柱脚位置植3根50cm长φ25mm螺纹钢，埋入长度30cm；模板只有纵向加劲肋，无横向加劲肋，建议增加横向加劲肋（50×5mm扁铁、间距50cm），以减小面板变形。

门架侧向横纵梁水平位移较大，建议再加2道I18斜撑同时门架柱设牛腿，以减小水平位移。

增强处置详见CAD图纸。

四、增强处置部位计算

（1）预埋筋计算

预埋钢筋要紧用来抗击水平力，即抗剪。

剪力为计算模型固定支座水平反力，如以下图所示

总水平反力F=+++++=

预埋φ25钢筋，A=491mm2

单根钢筋抗剪承载力为v=f·A=125×491=

需要的钢筋根数n

n=

每侧共预埋9根，每一个柱脚位置3根。

钢筋长50cm，锚固长度30cm。

（2）牛腿计算

门架立柱最大剪力如以下图所示

最大水平剪力。

单根I18工字钢抗剪承载力，简化计算为

V=fA=125××100=>>,故知足抗剪承载力要求。