完整版隧道衬砌台车方案受力计算.docx

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完整版隧道衬砌台车方案受力计算

**隧道砼衬砌模板台车方案

一、总体

**隧道左洞长448m，右洞长480m，根据工程实际和既有资源，每洞单独投入一台模板台车进行洞身二次衬砌，其中左洞台车长10.5m（约重72t），右洞台车长12.0m（约重82t）。

厂家制作组配件，现场安装、装饰和配套。

台车为全液压脱（立）模，电动减速机自动行走，由模板部分、台架部分、液压和行走系统四部分组成。

型号规格及主要技术参数：

台车通过净空尺寸：

6*4.2m

台车行走速度：

10m/min（坡度小于5%）

单边脱模量：

100mm

水平调整量：

+100mm

系统压力：

160kg/cm2

油缸最大行程：

（竖向、侧向）300mm

详见附图。

二、强度刚度验核（1、参考文献：

《机械设计手册第一卷》机械工业出版社出版。

2、计算条件：

按每小时浇灌2m高度的速度，每平方米承受5T载荷的条件计算。

）

2.1、面板校核（每块模板宽1500mm，纵向加强角钢间隔250mm）

计算单元图：

其中：

q—砼对面板的均布载荷q=0.5Kgf/cm2

2.1.1、强度校核模型

根据实际结构，面板计算模型为四边固定模型

公式：

其中α——比例系数。

当a/b=150/25=6α取0.5

t——面板厚t=0.6cm

b——角钢间隔宽度b=25cm

σmax——中心点最大应力

得σmax=0.5x（25/0.6）^2x0.5=434Kgf/cm2<[σ]=1300Kgf/cm2。

合格。

2.1.2、刚度校核

见强度校核模型

公式：

式中：

β——比例系数。

由a/b=150/25=6β取0.0284

E——弹性模量A3钢板E=1.96x106kgf/cm2

ωmax——中点法向最大位移。

得：

中点法向位移ωmax=0.0055cm<0.035cm。

合格。

2.2、面板角钢校核。

2.2.1、计算单元

2.2.2、强度校核

2.2.2.1、计算模型

根据实际结构，角钢计算模型为两端固定。

2.2.2.2、强度校核

公式：

[x=L，最大弯矩在两端处]

得：

=23437kgfcm

公式：

[x=L/2角钢中点弯矩]

得：

=11718kgfcm

由如图：

==30.66cm3

所以两端=764kgf/cm2<1300kgf/cm2

中点=382kgf/cm2<1300kgf/cm2。

合格。

2.2.2.3、刚度校核。

见强度校核模型。

公式：

（中点挠度）

=108.87cm4

得=0.077cm

中点位移ymax=0.77mm。

合格。

2.3、模板总成强度刚度校核：

强度校核：

2.3.1、计算单元：

q=75kgf/cm

2.3.2、计算模型：

按简支梁计算。

结果偏于安全。

2.3.3、公式：

=210937kgfcm

==21699cm4

=4.48

=25-4.48=20.52

得：

=4843cm3

=1057cm3

故：

面板端应力：

=43.5kgf/cm2<1300kgf/cm2

腹板端力：

=199.5kgf/cm2<1300kgf/cm2

由于实际应力小于许用应力。

故不用再校核刚度。

2.4、门架强度校核：

2.4.1、计算单元：

F=0.5x0.5x900（模板长）x385（有效受力高度）/5（门架）=17325kgf

2.4.2、计算模型：

门架中。

A-A截面（正中间）为门架整体抗弯受力的最大集中点，故只校核A截面抗弯能力。

B-B截面为门架立柱的抗弯受力的最大集中点，故还需要校核B—B截面的抗弯能力。

2.4.3、公式：

门架横梁A-A截面如上图

=（30x90^3-16x87.6^3）/（6x90）

=20582cm3

M=425F=425x17325=7363125kgfcm

故：

=7363125/20582=358kgf/cm2<1300kgf/cm2。

合格

门架立柱B—B截面如上图

=（30x65^3-16x62.6^3）/（6x65）=11060cm3

M=210F=210x17325=3638250kgfcm

故：

=3638250/11060=329kgf/cm2<1300kgf/cm2。

合格

三、主要组成部分及材料

3.1、模板部分：

模板面板的材质及型号采用Q235δ10；模板腹板的材质及型号采用Q235δ14；模板连接板的材质及型号采用Q235δ12；模板支撑角钢的材质及型号采用L75X50X6；模板槽钢连接梁的材质及型号采用[180#对扣组焊。

3.2、上部台架部分：

上纵梁的材质及型号采用Q235δ12、δ16的板材组焊；连接横梁的材质及型号采用H钢250X175；立柱的材质及型号采用槽钢200#、工钢200#；横撑的材质及型号采用槽钢160#。

3.3、门架部分：

横梁的材质及型号采用Q235δ10、δ12、δ16的板材组焊；立柱的材质及型号采用Q235δ10、δ12、δ16的板材组焊；下纵梁的材质及型号采用Q235δ12的板材组焊；门架斜撑的材质及型号采用槽钢200#对扣组焊及工钢200#；门架连接梁的材质及型号采用H钢250X175；门架水平及侧向剪刀架的材质及型号采用槽钢120#。

3.4、平移机架：

平移小车以组焊件及机加工件组成；平移架的材质及型号采用槽钢160#组焊件。

3.5、行走系统：

行走电机Y10L-62台，减速器ZSY200-502台等。

3.6、液压系统：

油泵CB202S/16Mpa1台，油泵电机Y12S41台，电磁制动器MSZD1-2001台等。

3.7、附件：

侧向及顶地千斤的材质及型号采用无缝管φ102X6及机加工件组成；顶升及基础千斤的材质及型号采用无缝管φ110X6及机加工件组成；行走系统的材质及型号采用Q235δ12、δ16的板材组焊；使用过程中增加附着式振捣器、楼梯和木板通道，安装防护网和照明设施。

四、钢结构加工工艺

4.1、下料、矫正和弯曲。

4.1.1、下料：

1、≤10mm厚的钢板均采用剪板机进行剪切，剪切后用手砂轮对板边毛刺进行修整。

2、＞10mm厚的钢板，采用自动气割机切割，切割后用手砂轮对板边毛刺进行修整。

3、若对精密组焊件，切割后仍不能达到组焊精度，则需刨边，焊接坡口用气割或刨边成形。

4、容许偏差：

钢板长度及宽度的偏差不超过2mm，型钢长度偏差不超过2mm。

4.1.2、矫正：

钢模板矫正后允许偏差：

1、钢模板横向不平整度在1m范围内不超过1mm。

2、型钢不直度在1m范围内不超过1mm，无论多长最大不超过3mm。

4.1.3弯曲：

模板面板用10mm钢板冷弯成形。

其容许偏差为与构件组焊后，采用和构件等弧长的样板进行检查，其任何一点间隙不大于2mm。

4.2、部件组焊

4.2.1为保证组焊后的部件尺寸要求，须：

1、焊前进行拼装检查，复核组焊尺寸；

2、单个零件上适当留出焊接收缩余量；

3、组焊时为确保部件精度要求，采用了必要的台卡具；

4、焊接时根据不同的焊接件，适当控制电流，并采用合理的焊接顺序，尽量减少焊接变形；

5、必要时，进行组焊实验，调整焊接工艺，修整卡具，然后进行正式组焊。

6、模板和门架各部件中，除不连续焊和缀板焊接外，均为主要受力焊缝，必须保证焊缝尺寸及焊接质量，为此：

（1）采用结构钢焊条T42型各种焊条。

焊条使用前在适当的温度下进行烘干。

（2）焊前仔细清除焊接部位的铁锈、油污、污泥及气割熔渣，对焊接坡口不符合要求的进行适当处理。

（3）对焊接缝和模板拼接出的贴角焊缝必须有一定深度的熔透性，对不符合要求的清除重焊。

（4）对焊后不要求回火处理的焊件，进行矫正处理，矫正处理时不得损伤原材料和焊缝。

4.2.2、组焊矫正后，允许偏差：

4.2.2.1、模板部分

1、每拼装一块模板，相邻两块模板间距偏差不大于1mm；

2、每拼装一块模板后，宽度、长度偏差均不大于1mm；

3、工作窗宽度、长度偏差均不大于2mm；

4、每拼装一块模板，均在组合卡具内进行组焊，待冷却后脱卡，不得有任何变形。

4.2.2.2、门架部分

1、对互换性比较多的杆件，均采用模具进行加工。

2、为确保立柱、横梁、纵梁的焊接质量，防止漏焊、少焊，应严格控制焊接顺序。

4.3、钻孔

钻孔必须有严格的工艺要求，确保钻孔精度，对钻空工艺要求如下：

1、各部组焊件上的孔，一般情况下在组焊后进行钻孔。

2、对有互换性要求的构件，其钻孔采用样板模具进行。

样板模具上的孔采用精密划线方式划出，样板上的孔位误差不得超出下列限度：

（1）、相邻钻孔套中心间距±0.25mm；

（2）、板边钻孔套中心间距±0.35mm；

（3）、对角线钻孔套中心间距±0.3mm；

3、钻孔光洁度：

钻孔后孔面光洁度确保为25μm，清除孔面的飞边和毛刺。

4.4、试拼装

为对设计性能和加工尺寸进行检查，在钢模台车加工完毕后，即进行试拼装。

试拼装时，按使用状态装齐全部零部件、螺栓、丝杆、液压及行走系统。

试拼装时，不得使用重锤敲打，螺孔或销孔不用过冲，不扩孔。

如发现孔或销位不对时，应慎重研究，妥善处理。

4.4.1、模板拼装允许误差为：

：

1、模板直径（任何部位）±8mm，长度±14mm。

2、模板两端托梁内侧构成的对角线长度±15mm。

3、模板所有接缝与模板工作窗的接缝均应密贴，允许缝隙不超过2mm，且不允许有凹凸不平现象。

4、板纵向的铰耳均在同一轴线上，以保证转动自如。

4.4.2、台车门架允许的拼装误为：

1、门架净跨度±4mm。

2、两端门架间距±7mm。

3、门架立柱中心线构成的对角线误差为±10mm。

4、门架立柱中心线和垂直油缸的同轴度为1/1000。

5、沿纵向排列的侧向油缸和侧向丝杆千斤在同一平面内。

6、垂直油缸收缩到最低位置时的顶面应在同一水平面内。

4.5、台车组装完毕后就进入产品出厂前的综合检验。

首先，检测模板的外表面轮廓，平面度误差在5mm以内，每块模板之间的接合缝在2mm以内，局部接合缝允许在3mm内，模板与模板之间的错台在2mm以内，局部错台允许在3mm内。

其次，检测液压系统的运转是否正常。

用调压阀将系统压力调整到的额定压力16Mpa，重复油缸的伸缩动作100次，监测各个动作油缸伸缩是否正常，是否有漏油、发热的情况。

在动作时并监测模板动作时，台车各部位是否有干涉。

最后，检测电器系统的运转是否正常。

将电机开启后，检测其起动电流和运转电流是否正常，各元件的接触是否正常，运转120分钟后，电器系统是否过热。

在出厂检验的各项中，如有任何一项检测不合格台车都不允许出厂，质检部门不得发给出厂合格证。

4.6、涂漆和编号

在钢模台车试拼装达到设计要求后，再进行除锈、涂（喷）漆、编号。

涂漆前，先行除锈，清除焊渣、污垢，在干燥的情况下涂漆。

4.6.1、涂漆：

1、与混凝土直接接触的模板表面涂清漆一遍。

2、不与混凝土直接接触的模板内表面，以及幅板、纵梁上部台架等先涂一层防锈漆，待干后再涂一遍红色油漆。

3、门架的横梁、立柱、纵梁等先涂一层防锈漆，待干后再涂一遍红色油漆。

4、台车的楼梯，走道，平台，脚手架等只涂一遍防锈漆。

5、油缸涂蓝漆。

6、行走机构先涂一层防锈漆，待干后再涂一遍黑色油漆。

4.6.2、编号：

为便于零部件的识别，保证现场顺利组装，加快现场组装速度，台车主要零部件在试拼装后进行编号。

编号采用深蓝色油漆在零部件的醒目位置，整齐、有规律、美观、清楚。

五、质量检验

1、各部件连接牢靠，无松动；

2、钢模板横向不平整度在1m范围内不超过1mm，外表面轮廓，平面度误差在5mm以内；

3、模板间接缝在2mm以内，局部结合缝允许在3m