某隧道二衬台车强度刚度计算书.docx

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某隧道二衬台车强度刚度计算书

一、台车的主体结构图………………………………………………………2

二、台车模板的校核分析………………………………………………………3

三、台车架子的校核分析………………………………………………………11

某隧道模板台车主视图

某隧道模板台车侧视图

第一部分：

台车模板的校核分析

1、计算模型

台车模板主要由半径为6180mm的拱形顶模板、边模板和支撑油缸丝杆。

顶模和边模用铰链连接，模板是厚度10mm的钢板，其上有三行每行6个500×500的贯通工作窗口；顶模和边模的两侧和中间有厚度12mm的边模板和腹板。

在模板内侧有纵向分布的厚度6mm的角钢。

每根角钢与模板之间有4段焊接，每段焊接长度为75mm。

顶模和边模由固定于模板台车上的油缸丝杆支撑。

模板材料为Q235B，容许应力为170MPa。

弹性模量E＝2.1Gpa，波松比μ＝0.3。

模型受力主要是自重和浇灌水泥层对模板的压力。

浇灌水泥时，两侧可能不均衡，最多有1,5米高度差。

水泥浆的比重按15kN/m3计算。

2、计算方案

用商业有限元软件ansys计算。

鉴于模板、边模板及角钢的厚度与其长宽尺寸比均很小，因此对这些构件采用板壳单元。

顶模和边模之间的铰链连接结构，采用耦合节点约束法实现。

板壳单元的节点有六个自由度，即三个方向的位移和三个方向的转角，在构件相接处，令两个构件的相连接节点x、y、z方向的位移耦合，即有相同的位移，但可以相对绕z轴转动（另两个方向的转动也被限制）。

顶模和边模的支撑油缸丝杆采用link杆单元。

为简化计算，认为台车架刚度比较大，相当是一个固定基座，支撑顶板、边板的杆单元连接于台车架相当连接在固定基座上。

因此，有限元模型不涉及台车架，只需将杆单元与台车架连接的一端约束即可。

共划分了54509个节点，50801个单元。

有限元网格模型见下图。

图2有限元模型网格立体图

3、计算结果

右侧承受1.5米高的水泥浆

图3右侧承受1.5米高的水泥浆时x（水平）方向位移图

235MPa，结构强度满足要求。

图4、右侧承受1.5米高的水泥浆时y（垂直）方向位移图

图5、右侧承受1.5米高的水泥浆时Mesis应力分布图

图6、两侧同时承受1.5米高的水泥浆时x（水平）方向位移图

图7、两侧同时承受1.5米高的水泥浆时y（垂直）方向位移图

图8、两侧同时承受1.5米高的水泥浆时Mesis应力分布图

图12、浇灌完成时x向位移图

图13浇灌完成时y向位移图

图14、浇灌完成时Mesis应力分布图

第二部分：

台车架子的校核分析

1门架强度校核

1.1计算单元

=32900

1.2计算模型

门架中，A截面（正中间）最为薄弱，故只校核A截面抗弯能力

1.3公式

=

=27687

=544

32900=17897600

=（17897600/27687）

0.5=323.2

<1300

合格