二衬台车实施方案文档格式.docx

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本方案在计算中选用进出口4套二衬台车中最大的台车进行检算,且选取二衬厚度在Ⅴ级围岩时的厚度50cm为控制计算进行结构检算。

1.2.2、台车概况

根据隧道设计衬砌断面和施工具体要求，以及根据我部砼的施工方法，制定台车具体方案如图1、2。

台车采用电机驱动整体有轨行走，模板采用全液压操作，利用液压缸支（收）模板，机械丝杆机械固定。

台车基本技术参数

模板最大长度L＝12000mm

门架内净空高度4750mm

台车轨距B=6500mm

行走速度5-8m/min

爬坡能力3%

电源380V/220V

总功率

行走电机*2=11KW油泵电机

液压系统压力Pmax=16MPa

油缸技术参数：

顶升油缸D200*d90*S300

边模油缸D120*d55*S300

平移油缸D130*d55*S200

图1二衬台车结构尺寸示意图

图2二衬台车侧视图

2.台车主要结构

台车由行走系统、门架系统、钢模板、加固系统、液压系统、电气控制系统、加固系统等部分组成。

行走系统

行走系统采用2台电机驱动，配32316轴承，20A链条驱动钢轮行走，共2套驱动装置，分别安装于台车门架立柱（下纵梁）下端，左右侧各一台，电机配减速齿轮箱，沿布好的轨道行走。

门架系统

台车门架设计共5榀，由双层门架横梁，上下纵梁，门架立柱，门架立柱连接梁，剪力架等部件组成。

架体面板厚14cm。

腹板厚12mm，能够保证足够强度。

台车下不考虑行车，尽量减小门架横梁跨度，以减少门架横梁的受力，门架的各个部件通过螺栓连为一体，门架支撑于行走轮架上，下纵梁安装基础顶撑，衬砌施工时，混凝土载荷通过模板传递到门架上，在传递到下纵梁，并分别通过行走轮和基础顶撑传至轨道及地面，在行走状态下，基础顶撑应缩回，门架上部前段装有操作平台，放置液压及电气装置。

整体钢模面板

单块模板宽度为，为保证模板有足够的强度，面板采用10mm，同时采用75mm角钢加强，间距250mm，并在每件模板里增加加强弧立板来保证强度和曲度，以保证衬砌轮廓符合设计要求及衬砌美观。

在制作过程中为保证模板外表质量和外形尺寸精度等，采用合理的加工，焊接工艺，设计并加工专用拼装焊接胎膜，有效保证整体外形尺寸的准确度，尽量减少焊接变形以及外表面凹凸等缺陷，采用过盈配合的稳定销，将相邻模板的连接板固定为一体，有效控制相邻模板的错台问题，最终保证混凝土的衬砌质量。

液压系统

由电动机、液压泵、手动换向阀，垂直及侧向液压缸、液压锁、液压油箱及液压管路组成。

电气系统

主要由液压电机、行走电机、振动器、照明等组成。

加固系统

台车定位好之后，需对台车进行加固，主要包括纵梁横撑加固、面板丝杆支撑以及基础支撑。

3.台车安装

安装地点选择

考虑到目前施工进度，结合现场实际情况，选择左线ZK120+400-423段及ZK124+560-580段，右线YK120+440-460段及YK120+565-590段做为台车拼装地段。

采用洞外安装方式进行拼装 

。

平整场地，铺设轨道

拼装台车地段所有杂物清走，风水管改线，场地尽量平坦，以便安装作业 

按台车轨距要求，铺设轨道，轨道要求平直，无明显三角坑，接头无错台，前后、左右高差＜5mm，中心线尽量与隧道中心线重合，其误差＜15mm，轨道枕木间距按30cm控制，并用道钉固牢，钢轨采用43kg/m重轨。

安装行走轮架总成

利用起吊装置（手拉葫芦、挖机配合）将主动轮架和从动轮架，分别放在已铺好的轨道上，并做临时支撑，按着底纵梁中心线，调整前后轮架的距离，并用对角线相等的原理，调整轮架的正确方位，并垫平固定。

安装底纵梁

将底纵梁吊至已摆好的轮架之上，并用螺栓，加设临时支撑，校核对角线有无变化，如果在正确值内，可安装门形架。

安装门架

在现场先在地面组装门形架单片总成。

然后一片一片的吊装于底纵梁相对位置，用螺栓临时固定。

安装锁梁、剪刀撑

为了尽快成为一个有机整体，安装完门形架紧接着安装锁梁和各空间所设的剪刀撑。

利用垂球或眼观的方式进行调整、找正。

并及时紧固各部螺栓，使其形成一个完整的骨架。

安装台梁

先安装顶升油缸等各部件， 

再将台梁采用手拉葫芦调至拱顶，然后采用来回移动台车的方式把台梁吊装于顶升油缸之上，调整好中心距和对角线以后，加设临时支撑，用螺栓紧固。

安装吊梁立柱、顶模板

在安装顶模时应从中间开始，向两端延伸，这样可减少累计误差，安装好中间第一块顶模，经检查弦长和弦高符合设计标准后，再安装其它顶模，直至完成顶模安装任务，安装方法同台梁。

为了台车的稳定性，此时将台车上的各种斜撑和剪刀撑全部校核扭紧。

安装边模

顶模经检查无误后可以安装边模，安装边模时要对称安装 

，以防侧倾，在安装前应把边模先运进洞，按顺序把模板靠在边墙基础上，移动台车，采用电动葫芦一块块吊装。

边模安装经调整，表面光滑、平整、接缝处无错台、几何尺寸符合设计要求，即可安装通梁和支撑系统。

安装液压及电器系统

行走电器要先于安装 

，以便台车的前后移动。

液压系统按台车设计要求安装。

安装附件及验收

台车大件安装完毕后即进行栏杆、踏梯和工作平台、振动器等附加的安装，完毕后检查所有紧固螺栓，进行空载试车，检查电器液压系统工作是否正常、各种动作是否灵活准确到位，如一切正常，再次检查台车断面尺寸，自检合格后，报监理验收。

4.力学计算

计算依据

本隧道台车长度为，模板面板厚度为10mm，门架面板16mm，门架腹板厚12mm，根据《机械设计手册第一卷》、《弹性和塑性力学中有限单元法》、《材料力学》与《结构力学》，对本台车进行结构检算，验证台车的力学性能能否满足要求。

计算参数

砼的重力密度为：

26KN/m³

，砼浇筑速度：

2m/h，砼入模时的温度取15℃，掺外加剂。

钢材取Q235钢，重力密度：

m³

，弹性模量为206GPa，容许抗压应力为130MPa，容许弯曲应力取381MPa（的提高系数）。

载荷计算及力学模型的建立

4.3.1、振动器产生的荷载：

㎡或倾倒混凝土产生的冲击荷载：

㎡，二者不同时计算

4.3.2、对侧模产生的压力

砼对侧模产生的压力主要为侧压力，侧压力计算公式为：

P=kγh

当V/T＜时，h=+T

当V/T＞时，h=+T

式中：

P-新浇筑混凝土对模板产生的最大侧压力（KPa）

h-有效压头高度（m）

V-混凝土浇筑速度（m/h）

T-混凝土入模时的温度（℃）

γ-混凝土的容重（KN/m³

）

k-外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取k=，掺缓凝剂作用的外加剂时k=。

根据前述已知条件：

因为：

V/T=2/15=＞

所以：

h=+T=+×

=

最大侧压力为：

P=kγh=×

26×

=63KN/㎡

所以侧模受到的压力P=63+4=67KN/㎡。

4.3.3、砼对顶模产生的压力

砼对顶模产生的压力由砼的重力和灌注砼的侧压力组成：

重力P1=γg=26KN/m³

=13KN/㎡，其中g为浇筑砼的厚度

由于圆弧坡度变小，取灌注为1m/h。

V/T=1/15=＞

所以h=+T=+×

侧压力为：

P2=kγh=×

=㎡，

所以顶模受到的压力P=P1+P2=13++4=73KN/㎡。

4.3.4、力学模型建立

台车模板由宽、厚10mm的整块钢板冷弯拼接而成，根据以上计算，砼对顶模产生的压力最大，取台车最顶部2*部分，建立力学计算模型如下图。

模板的弯曲应力

由于模板的表面每隔250mm有一根背筋（加强角钢L75×

6），因此我们可以把它简化成间隔250mm的梁单元来考虑。

将宽度为250mm的模板所受到的荷载折算成梁上均布荷载，其翼缘板的宽度取它与之相邻筋板间距的30％（参考《弹性和塑性力学中有限单元法》中97页），即250×

=75mm，偏于安全。

根据上述模板所受的面载荷为㎡，那么在250mm宽，1500mm长的面积上所受到的载荷为×

×

=，将此载荷作用在米长梁上，则其均布荷载q为=m。

将整个模板等效成梁单元的空间框架结构，利用有限原理理论，取一根梁进行分析，简化后梁单元力学模型按简支梁处理，其单元结构受力简图如图所示，这是因为两边有220mm高的拱板及立柱支撑，梁的截面如图所示。

为计算梁的弯曲应力，就必须先计算梁横断面的截面的形心，该截面是由L75×

6mm的角钢及150×

10mm的矩形组合截面，根据图示坐系，计算组合截面形心0的X\Y坐标。

根据《材料力学》组合截形心公式计算形心X、Y的坐标，

X=∑AiXi/∑Ai,Y=∑AiYi/∑Ai,

查表可知角钢75*6的横截积A=，惯性矩Ix=469500mm2。

将各值代入，则：

X=（150×

10×

75+×

）/（1200+）=

Y=（150×

根据组合截面的平行移轴公式计算组合截面的惯性矩Lx：

Ix=150×

83/12+10*150×

²

+469500+×

=mm4。

抗弯截面模数W1=Ix/（）=107369mm³

抗弯截面模数W2=Ix/=mm³

筒支梁受到均布载荷作用下的最大弯矩位于跨中，其值为：

Mmax=ql²

/8=×

10³

梁的最大弯曲应力0=Mmax/W2=×

10³

/×

10-5=≤381Mpa。

所以模板强度满足要求。

模板的最大位移

梁单位的最大变形量，及模板的最大位移。

根据受均布载荷简支梁的位移公式：

fmax=5ql4/384EI;

式中，E-弹性模量，E=×

10MPa：

I--截面的惯性矩，

I=×

10-6m4

q—梁受到的均布荷载，×

104N

l--梁的长度L=。

将以上各值代入：

Fmax==

即模板的最大变形为

根据《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1---2004可知，砼表面平整度要求20mm，大于。

即模板的刚度也同样满足要求。

门架验算

门架刚度、强度根据《机械设计手册第一卷》与《结构力学》中相关公式进行计算。

a、计算模型：

如上图建立门架计算模型，图中所示门架中A截面（正中间）最为薄弱。

故只校核A截面抗弯能力。

b、强度校核

=（30×

85^3-16×

^3）/（6×

85）=18953cm3

M=561.3F=×

27195=.5kgfcm

故：

=.5/18953=cm2<

1300kgf/cm2

故门架强度符合要求。

结论

台车所受的混凝土压力是以最大情况来设定的，通过以上的受力验算可知，模板厚10mm，背筋（加强角钢，为＜75×

6，间距为250mm的模板台车对于二衬厚度500mm的混凝土隧道来说，其强度和刚度均是足够的，各个部件均能够满足受力要求，因此本台车能够满足施工的受力要求。