模板台车设计计算书.docx
《模板台车设计计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模板台车设计计算书.docx（46页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
模板台车设计计算书
隧道衬砌台车设计
计算书
中煤第三建设（集团）有限责任公司
二O一二年四月二十七日
隧道衬砌台车设计计算书
一、台车系统结构概述
本台车适用于中煤第三建设（集团）有限责任公司，大连市地铁2号线工程项目，湾家站至红旗西路站区间、红旗西路至南松路区间隧道衬砌的模筑混凝土施工。
台车系统由模板系统、门架支撑系统、电液控制系统组成。
支收模采用液压控制，行走采用电动自动行走系统。
模板结构：
台车模板长度为9m，共5榀支撑门架，门架间距为2.05m；上上纵连梁3根，单侧支撑连梁4根（结构见台车设计图）。
面板Q235，t=10mm钢板；
连接法兰－12*220钢板；
背肋，[12#槽钢，间距300mm；
门架采用H2940*200*8*12型钢；
底梁采用H482*300*11*15型钢；
上纵连梁采用H200*200*8*12型钢；
侧面模板支撑连梁采用双拼[16a#槽钢。
顶升油缸4个，侧向油缸4个，平移油缸2个；行走系统为两组主动轮系和两组被动轮系组成。
电液控制系统一套。
二、设计计算依据资料
1、甲方提供的台车性能要求及工况资料、区间断面图纸；
2、《钢结构设计规范（GB50017—2003）》
3、《模板工程技术规范（GB50113—2005）》
4、《结构设计原理》
5、《铁路桥涵施工规范（TB10230—2002）》
6、《钢结构设计与制作安装规程》
7、《现代模板工程》
三、结构计算方法与原则
台车的主受力部件为龙门架、底粱、上部纵联H钢及钢模板，只需进行抗弯强度或刚度校核。
根据衬砌台车结构形式，各主要受力部件均不需要进行剪切强度校核和稳定性校核。
四、计算荷载值确定依据
泵送混凝土施工方式以20立方米/小时计。
混凝土初凝时间为t=4.5小时。
振动设备为50插入式振动棒和高频附着式振动器。
混凝土比重值取r=2.4t/m3＝24kN/m3;
坍落度16—20cm。
荷载检算理论依据；以《模板工程技术规范（GB50113—2005）》中附录A执行。
钢材容许应力（单位；N/mm2）
牌号
厚度或直径（mm）
抗拉，抗压和抗弯f
抗剪fv
端面承压
fce
Q235钢
≤16
215
125
325
>16～40
205
120
>40～60
200
115
>60～100
190
110
Q345钢
≤16
310
180
400
>16～35
295
170
>35～50
265
155
>50～100
250
145
五、衬砌台车载荷计算：
台车长度L＝9m，衬砌厚度为0.3m。
1、浇筑时混凝土温度取T=10℃，泵送混凝土按20m3/h计算,由隧道断面衬砌厚度及衬砌台车总图,可计算出每小时衬砌高度，即浇注速度。
V=20/（9*2*0.3）=3.7m/h。
可求出新浇混凝土对模板单位面积的侧压力：
Pmax1=0.22*r*t*β*V1/2
β—混凝土坍落度影响系数，当坍落度≥11cm时，
取β=1.15；
t—混凝土初凝时间，一般t＝200/（T+15），实际混凝土初凝时间在5小时左右；
Pmax1=0.22*r*t*β*V1/2
=0.22*24*5*1.15*3.71/2=58kN/m2
2、施工荷载按《模板工程技术规范（GB500113—2005）》中取定（不计算风，雪荷载）。
Ps=2KN/m2
总荷载Pmax=58+2=60kN/m2
安全系数取k=1.2，得
P=1.2*60kN/m2=72kN/m2
六、模板的强度与挠度验算
1、面板验算，取模板的最大侧压力P=72kN/m2
强度验算
面板为10mm厚钢板，肋板间距300，取1mm板条作为计算单元，荷载为：
q=0.072×1=0.072N/mm
面板的截面系数：
W=1/6·b·h2=1/6×1×102=16.7mm3
I=1/12·b·h3=1/12×1×103=83.3mm4
Max=qL2/8=0.072×3002/8=810N.mm
应力为：
δmax=Max/W
=810/16.7=49N/mm2<215N/mm2
满足要求。
挠度验算
跨中的挠度
y=5qL4/（384EI）=（5*0.072×3004）/（384×2.1×105×83.3）=0.43mm<1.5mm
满足要求。
2、肋板验算
肋间距300mm，采用[12#槽钢，支撑在法兰上，法兰间距1500mm，荷载
q=0.072×300=21.6N.mm
[12#槽钢截面系数W=62×103mm3
惯性矩I=390×104mm4
肋板为简支梁。
q=21.6N/mm
1500
M=qL2/8=61×105N.mm
Max=61×105N.mm
强度验算δmax=Max/W=61×105/（62×103）
=98N/mm2<215N/mm2
满足要求。
挠度验算
跨中的挠度
y=5qL4/（384EI）
=（5*21.6×15004）/（384×2.1×105×390×104）
=1.73mm
y/L=1.73/1500=1/867<1/400。
满足要求。
3、法兰验算
法兰选用12*220钢板。
均匀外压力作用下的筒壁内力只有周向力，无弯矩。
周向力按公式N=P*R计算。
式中P——外压（N/mm2）
R——外圆半径（mm）
N=P*R=0.072*5100=367N/mm
δ=N/A
=367*（1500/2）/（12*220）=104N/mm2<215N/mm2
满足要求
七、门架验算（3D3S）
一、设计依据
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
《建筑钢结构焊接规程》（JGJ181-2002）
《钢结构高强度螺栓连接的设计，施工及验收规程》（JGJ82-91）
二、计算简图
计算简图（圆表示支座，数字为节点号）
单元编号图
三、几何信息
各单元信息如下表：
单元号
截面名称
长度（m）
面积（mm2）
绕2轴
惯性矩（x104mm4）
绕3轴
惯性矩（x104mm4）
绕2轴计
算长度
系数
绕3轴计
算长度
系数
小节点
释放
大节点
释放
1
HM294X200
0.705
7303
1600
11400
4.255
1.000
---
---
2
HM294X200
2.180
7303
1600
11400
1.000
0.788
---
---
3
HM294X200
0.180
7303
1600
11400
1.000
1.000
---
---
4
双普槽12.6,B0
2.291
3138
155
777
1.000
1.000
---
---
5
双普槽12.6,B0
2.291
3138
155
777
1.000
1.000
---
---
6
HM294X200
2.180
7303
1600
11400
1.000
0.788
---
---
7
HM294X200
0.490
7303
1600
11400
1.000
0.999
---
---
8
HM294X200
0.600
7303
1600
11400
5.000
1.000
---
---
9
HM294X200
0.390
7303
1600
11400
7.692
1.000
---
---
10
热钢管89x6.0
1.800
1565
135
135
1.000
1.000
---
---
11
HM294X200
0.490
7303
1600
11400
1.000
0.999
---
---
12
HM294X200
0.180
7303
1600
11400
1.000
1.000
---
---
13
HM294X200
0.600
7303
1600
11400
5.000
1.000
---
---
14
HM294X200
0.705
7303
1600
11400
4.255
1.000
---
---
四、荷载信息
结构重要性系数：
1.00
（一）.（恒、活、风）节点、单元荷载信息
1.节点荷载
2.单元荷载
**以下为单元荷载汇总表:
单位：
力（kN）；分布力（kN/m）；弯距（kN.m）；分布弯距（kN.m/m）
第0工况单元荷载表
单元号
工况号
类型
方向
Q1
Q2
X1
X2
2
0
集中荷载
X
104.0
0.0
0.8
0.0
2
0
集中荷载
X
104.0
0.0
1.5
0.0
2
0
集中荷载
X
104.0
0.0
1.9
0.0
3
0
集中荷载
X
-104.0
0.0
0.0
0.0
6
0
集中荷载
X
-104.0
0.0
0.8
0.0
6
0
集中荷载
X
-104.0
0.0
1.5
0.0
6
0
集中荷载
X
-104.0
0.0
1.9
0.0
7
0
集中荷载
X
-104.0
0.0
0.1
0.0
8
0
集中荷载
Z
-215.0
0.0
0.3
0.0
9
0
集中荷载
Z
-215.0
0.0
0.2
0.0
11
0
集中荷载
X
104.0
0.0
0.1
0.0
12
0
集中荷载
X
104.0
0.0
0.0
0.0
13
0
集中荷载
Z
-215.0
0.0
0.3
0.0
（1）.工况号:
0
*输入荷载库中的荷载:
序号
类型
方向
Q1
Q2
X1（mm）
X2（mm）
1
集中荷载
Z
-215.0
0.0
0.3
0.0
2
集中荷载
X
104.0
0.0
0.8
0.0
3
集中荷载
X
104.0
0.0
1.5
0.0
4
集中荷载
X
104.0
0.0
1.9
0.0
5
集中荷载
X
104.0
0.0
0.1
0.0
6
集中荷载
Z
-215.0
0.0
0.2
0.0
7
集中荷载
X
104.0
0.0
0.0
0.0
8
集中荷载
X
-104.0
0.0
0.0
0.0
9
集中荷载
X
-104.0
0.0
0.8
0.0
10
集中荷载
X
-104.0
0.0
1.5
0.0
11
集中荷载
X
-104.0
0.0
1.9
0.0
12
集中荷载
X
-104.0
0.0
0.1
0.0
单元荷载分布图:
单元荷载序号1分布图（实粗线表示荷载作用的单元）
单元荷载序号2分布图（实粗线表示荷载作用的单元）
单元荷载序号3分布图（实粗线表示荷载作用的单元）
单元荷载序号4分布图（实粗线表示荷载作用的单元）
单元荷载序号5分布图（实粗线表示荷载作用的单元）
单元荷载序号6分布图（实粗线表示荷载作用的单元）
单元荷载序号7分布图（实粗线表示荷载作用的单元）
单元荷载序号8分布图（实粗线表示荷载作用的单元）
单元荷载序号9分布图（实粗线表示荷载作用的单元）
单元荷载序号10分布图（实粗线表示荷载作用的单元）
单元荷载序号11分布图（实粗线表示荷载作用的单元）
单元荷载序号12分布图（实粗线表示荷载作用的单元）
**以下为单元荷载图:
单位：
力（kN）；分布力（kN/m）；弯距（kN.m）；分布弯距（kN.m/m）
第0工况单元荷载简图
（二）.其它荷载信息
（1）.地震作用
无地震
（2）.温度作用
（三）.荷载组合
（1）1.20恒载
五、内力位移计算结果
（一）.内力
1.工况内力
2.组合内力
3.最不利内力
最不利内力表（单位：
N、Q（kN）；M（kN.m）；位置（m））
单元号
名称
组合号
序号
位置
轴力N
剪力Q2
剪力Q3
弯距M2
弯距M3
N最大
1
1
0.0
-301.1
-117.9
0.0
0.0
64.7
1
M3最大
1
1
0.7
-301.1
-118.4
0.0
0.0
148.0
N最小
1
1
0.0
-301.1
-117.9
0.0
0.0
64.7
M3最小
1
1
0.0
-301.1
-117.9
0.0
0.0
64.7
N最大
1
1
2.2
-376.8
301.1
0.0
0.0
-70.5
2
M3最大
1
1
0.9
-377.7
51.5
0.0
0.0
119.8
N最小
1
1
0.0
-378.3
-73.3
0.0
0.0
60.5
M3最小
1
1
2.2
-376.8
301.1
0.0
0.0
-70.5
N最大
1
1
0.0
-390.6
124.8
0.0
0.0
1.2
3
M3最大
1
1
0.0
-390.6
124.8
0.0
0.0
1.2
N最小
1
1
0.2
-390.7
0.0
0.0
0.0
-0.0
M3最小
1
1
0.2
-390.7
0.0
0.0
0.0
-0.0
N最大
1
1
0.0
-14.7
9.1
0.0
0.0
7.8
4
M3最大
1
1
0.0
-14.7
9.1
0.0
0.0
7.8
N最小
1
1
2.3
-15.3
8.9
0.0
0.0
-12.7
M3最小
1
1
2.3
-15.3
8.9
0.0
0.0
-12.7
N最大
1
1
2.3
-14.7
-9.1
0.0
0.0
7.8
5
M3最大
1
1
2.3
-14.7
-9.1
0.0
0.0
7.8
N最小
1
1
0.0
-15.3
-8.9
0.0
0.0
-12.7
M3最小
1
1
0.0
-15.3
-8.9
0.0
0.0
-12.7
N最大
1
1
2.2
-376.8
-301.1
0.0
0.0
70.5
6
M3最大
1
1
2.2
-376.8
-301.1
0.0
0.0
70.5
N最小
1
1
0.0
-378.3
73.3
0.0
0.0
-60.5
M3最小
1
1
0.9
-377.7
-51.5
0.0
0.0
-119.8
N最大
1
1
0.0
-390.1
-60.1
0.0
0.0
-73.2
7
M3最大
1
1
0.5
-390.5
-184.9
0.0
0.0
2.4
N最小
1
1
0.5
-390.5
-184.9
0.0
0.0
2.4
M3最小
1
1
0.0
-390.1
-60.1
0.0
0.0
-73.2
N最大
1
1
0.0
0.0
258.4
0.0
0.0
77.5
8
M3最大
1
1
0.0
0.0
258.4
0.0
0.0
77.5
N最小
1
1
0.0
0.0
258.4
0.0
0.0
77.5
M3最小
1
1
0.6
0.0
-0.0
0.0
0.0
-0.0
N最大
1
1
0.0
-314.3
129.1
0.0
0.0
72.5
9
M3最大
1
1
0.0
-314.3
129.1
0.0
0.0
72.5
N最小
1
1
0.0
-314.3
129.1
0.0
0.0
72.5
M3最小
1
1
0.2
-314.3
-129.0
0.0
0.0
47.4
N最大
1
1
0.0
-309.7
0.0
0.1
1.2
0.0
10
M3最大
1
1
0.0
-309.7
0.0
0.1
1.2
0.0
N最小
1
1
0.3
-309.7
0.0
0.1
1.2
0.0
M3最小
1
1
0.0
-309.7
0.0
0.1
1.2
0.0
N最大
1
1
0.0
-390.1
60.1
0.0
0.0
73.2
11
M3最大
1
1
0.0
-390.1
60.1
0.0
0.0
73.2
N最小
1
1
0.5
-390.5
184.9
0.0
0.0
-2.4
M3最小
1
1
0.5
-390.5
184.9
0.0
0.0
-2.4
N最大
1
1
0.0
-390.6
-124.8
0.0
0.0
-1.2
12
M3最大
1
1
0.0
-390.6
0.0
0.0
0.0
0.0
N最小
1
1
0.2
-390.7
0.0
0.0
0.0
-0.0
M3最小
1
1
0.0
-390.6
-124.8
0.0
0.0
-1.2
N最大
1
1
0.0
0.0
258.4
0.0
0.0
77.5
13
M3最大
1
1
0.0
0.0
258.4
0.0
0.0
77.5
N最小
1
1
0.0
0.0
258.4
0.0
0.0
77.5
M3最小
1
1
0.6
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
N最大
1
1
0.1
-301.1
-118.0
0.0
0.0
71.6
14
M3最大
1
1
0.7
-301.1
-118.4
0.0
0.0
148.0
N最小
1
1
0.0
-301.1
-117.9
0.0
0.0
64.7
M3最小
1
1
0.0
-301.1
-117.9
0.0
0.0
64.7
各效应组合下最大支座反力设计值（单位：
kN、kN.m）
节点号
控制
组合号
组合
序号
Nx
Ny
Nz
Mx
My
Mz
Nx最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Ny最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Nz最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Mx最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
My最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Mz最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
7
合力最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Nx最小
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Ny最小
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Nz最小
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Mx最小
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
My最小
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Mz最小
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Nx最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Ny最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Nz最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Mx最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
My最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Mz最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
8
合力最大
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Nx最小
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Ny最小
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Nz最小
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Mx最小
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
My最小
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
Mz最小
1
1
0.0
0.0
390.7
0.0
0.0
0.0
轴力N包络图（单位：
kN）
弯距M3包络图（单位：
kN.m）
4.内力统计
轴力N最大的前10个单元的内力（单位：
M,KN,KN.M）
序号
单元号
组合号
组合序
位置
轴力N
剪力Q2
剪力Q3
扭矩M
弯距M2
弯距M3
1
8
1
1
0.000
0.0
258.4
0.0
0.0
0.0
77.5
2
13
1
1
0.000
0.0
258.4
0.0
0.0
0.0
77.5
3
5
1
1
2.
升级会员 