城东隧道二衬台车实施方案.docx

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城东隧道二衬台车实施方案

目录

1.工程概况2

2.台车概况2

3.台车主要结构3

3.1.行走系统3

3.2.门架系统3

3.3.整体钢模面板3

3.4.液压系统3

3.5.电气系统3

3.6.加固系统4

4.台车安装4

4.1.安装地点选择4

4.2.平整场地，铺设轨道4

4.3.安装行走轮架总成4

4.4.安装底纵梁4

4.5.安装门架4

4.6.安装锁梁、剪刀撑4

4.7.安装台梁5

4.8.安装吊梁立柱、顶模板5

4.9.安装边模5

4.10.安装液压及电器系统5

4.11.安装附件及验收5

5.台车受力验算5

5.1.计算依据5

5.2.计算条件5

5.3.面板校核5

5.4.面板槽钢校核7

5.5.模板总成强度刚度校核：

8

5.6.门架强度校核10

5.7.结论12

城东隧道衬砌台车设计实施方案

1.工程概况

城东隧道位于周宁县城东，采用单向双洞布置，其中左线隧道起讫桩号为ZK65+763～ZK66+435，长度672米；右线隧道起讫桩号为YK65+760～YK66+425，长度665米。

最大埋深106米。

隧道采用单向坡，左线纵坡0.5%/970.92，右线纵坡0.5%/900。

隧道采用小净距设计，进口线间距11.5m，出口线间距12.3m，净空为：

11.5×5m，左线进口曲线半径R=589.06m，右线进口曲线半径R=550m；洞门均为削竹式。

隧道围岩等级以Ⅱ级围岩为主，具体围岩等级划分如下：

洞门40米，明洞33米，Ⅴ级围岩77米，Ⅳ级围岩82米，Ⅲ级围岩195米，Ⅱ级围岩910米。

2.台车概况

⑴台车长度的确定

根据计算得最小半径（550m）圆曲线与9.975m直线弧弦距（矢距）H=22mm，考虑到台车净空尺寸放大5cm，现场采用9.975m长二衬台车能够满足设计及施工要求。

⑵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，制定台车具体方案见附图《城东隧道台车方案设计图》；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＝9975mm

门架内净空高度4423mm-4669mm

台车轨距B=8100mm

行走速度6-8m/min

爬坡能力5‰

电源3/1=380V/220V

总功率20.5Kw

行走电机7.5KW*2=15KW油泵电机7.5KW

液压系统压力Pmax=16MPa

油缸技术参数：

顶升油缸工作行程S400

边模油缸工作行程S300

平移油缸工作行程S200

3.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。

3.1.行走系统

行走系统采用2台7.5KW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。

3.2.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14mm。

腹板厚12mm，能够保证足够强度。

台车下考虑车辆通行，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。

3.3.整体钢模面板

单块模板宽度为2.0m，为保证模板有足够的强度，面板采用12mm，同时采用槽钢加强，间距280mm，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。

3.4.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。

3.5.电气系统

主要由液压电机、行走电机、振动器、照明等组成。

3.6.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。

4.台车安装

4.1.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ZK65+740-ZK65+760段，右线YK65+740-YK65+760段做为台车拼装地段。

采用洞外安装方式进行拼装。

4.2.平整场地，铺设轨道

由于拼装台车地段属于水田软土，台车拼装前先进行软土地基处理，按设计要求清除淤泥，换填隧道洞渣，按《公路路基施工技术规范》要求，分层填筑、碾压、整平，使场地尽量平坦，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。

4.3.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。

4.4.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。

4.5.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。

4.6.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。

4.7.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。

4.8.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。

4.9.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。

4.10.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。

4.11.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。

5.台车受力验算

5.1.计算依据

城东隧道台车长度为9.975m，模板面板厚度为12mm，门架面板14mm，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。

5.2.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。

5.3.面板校核

每块模板宽1995mm，纵向加强槽钢间隔280mm。

⑴计算单元图：

其中：

q—砼对面板的均布载荷：

q=0.5Kgf/cm2

⑵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

根据公式：

其中：

α——比例系数。

当a/b=199.5/28=7α取0.6

t——面板厚t=1.2cm

b——槽钢间隔宽度b=28cm

σmax——中心点最大应力

得σmax=0.6x（28/1.2）^2x0.5≈161Kgf/cm2<[σ]=1300Kgf/cm2（合格）

⑶刚度校核

见强度校核模型

根据公式：

式中：

β——比例系数。

由a/b=199.5/28=7β取0.0378

E——弹性模量A3钢板E=1.96x106kgf/cm2

ωmax——中点法向最大位移。

得：

ωmax=0.0032cm

中点法向位移ωmax=0.0032cm<0.035cm。

（合格）

注：

α、β取值详见《机械设计手册第一卷》相关参数。

5.4.面板槽钢校核

⑴计算单元

⑵强度校核

①计算模型

根据实际结构，槽钢计算模型为两端固定。

②强度校核

公式：

[x=L，最大弯矩在两端处]

得：

=41458.6kgfcm

公式：

[x=L/2，槽钢中点弯矩]

得：

=20729.3kgfcm

由

如图：

根据公式：

=74.2cm3

所以两端ωmax=

=558kgf/cm2<1300kgf/cm2

中点：

=279kgf/cm2<1300kgf/cm2（合格）

⑶刚度校核。

见强度校核模型。

公式：

[梁（中点挠度）]

=415cm4

得

=4.1cm

中点位移：

ymax=4.1mm（合格）

5.5.模板总成强度刚度校核：

⑴强度校核

①计算单元：

q=75kgf/cm^2

②计算模型：

按简支梁计算。

结果偏于安全。

③公式：

；

=122150kgfcm

根据公式：

；

=

=48789.9cm4

=3.56cm

=28.0-3.56=24.44cm

得：

=13705m3

=1996cm3

故：

面板端应力：

σ1=8.9kgf/cm2<1300kgf/cm2

腹板端力：

σ2=61.19kgf/cm2<1300kgf/cm2

由于实际应力小于许用应力。

故不用再校核刚度。

5.6.门架强度校核

⑴计算单元：

F1=0.5x0.5x1995（模板长）x240（有效受力高度）/5（门架）=23940kgf

⑵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。

⑶公式：

=

=5681cm3

M1=0.5F1xL1/2=0.5×23940×175/2=1047375kgfcm

故：

=1047375/5681=184kgf/cm2<1300kgf/cm2（合格）

5.7.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12mm，同时采用槽钢加强，间距280mm的模板台车对于本隧道最大二衬厚度为600mm（明洞衬砌）的混凝土来说，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。