大湖底青良山隧道台车方案文档格式.docx

1、一、 概述：大湖底隧道为双洞分离式长隧道。隧道左线起迄里程为ZK35+002ZK36+008，全长1006米；隧道右线起迄里程为K35+005K36+052，全长1047米。施工采用进口掘进，计划衬砌台车左右洞各1套。青良山隧道为双洞分离式长隧道。隧道左线起迄里程为ZK36+322ZK38+796，全长2474米；隧道右线起迄里程为K36+315K38+814，全长2499米。施工采用进、出口掘进，计划衬砌台车左右洞各2套。大湖底、青良山隧道模板加工厂家为“福建中天建工机械有限公司”和“洛阳中铁强力机械有限公司”。根据海峡西岸经济区高速公路网漳州至永安联络线漳州华安段A6合同段大湖底、青良山隧

2、道施工设计图及福建省高速公路施工标准化管理指南（构件具体尺寸见台车总图）。此台车能保证边开挖边衬砌，门架净空高度和宽度能保证有轨和无轨车辆通行；整机行走采用电机-机械驱动；模板采用全液压操纵，利用液压缸支（收）模机械锁定。在保证足够的刚度和强度的前提下（具体见受力分析），尽量使结构简单化以减轻重量。在重要的钢结构方面，采用工装模具，以确保产品加工质量，产品性能良好、结构合理、衬砌质量高。台车设计说明：二、 此台车的主要技术参数：（1） 台车类型：液压自行式（2） 台车运行速度：6m/min（3） 台车驱动电机功率：2x5.5kw（4） 液压电机功率：1x5.5kw,工作压力16MPa（5） 顶

3、升油缸工作行程：180mm（实际达300mm）（6） 侧向油缸工作行程：200mm（实际达350mm）（7） 平移油缸工作行程：100mm（实际达150mm）（8） 台车长度：12.0m（9） 行走方式：轨道自行式三、 台车主要结构及简述：本台车由行走机构、台车门架、钢模板、钢模板垂直升降和侧向升缩机构、液压系统、电气控制系统等6部分组成（具体见总图）（1）行走机构 行走机构由主动行走、被动行走两部分组成，共四套装置，分别安装于台车架两端的门架立柱下端，整机行走由两套主动行走机构完成，行走传动机构自带制动器，以保证整机在坡道上仍能安全行车。台车采用宽大行走轮，配7518E轴承、28A链条、BW

4、D14-43减速机以保证台车使用安全，避免了跳轨、变形、断链打滑等对衬砌施工的影响。（2）台车门架 台车门架设计共5榀，由门架横梁、上下纵梁、门架立柱、连接梁、剪刀架等部分组成。门架的主要结构件由钢板焊接，横梁和立柱为板焊工字钢截面，纵梁采用箱形截面焊接而成，横梁与立柱之间设有板焊工字形牛腿斜支撑。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，中门架下端装有基础千斤，衬砌施工时，混凝土载荷通过模板传递到5个门架上，并分别通过行走轮和基础千斤顶传递到轨道地面。在行走状态下，螺杆应收回，门架上部前后端装有操作平台，放置液压及电器装置。（3）模板 模板宽度为2m,为保证模板有足够的强度，面板

5、采用10mm,同时采用L90x56x6的角钢加强，并在每件模板里增加加强立板来保证强度。板法兰采用12mm的法兰板。在制作过程中为保证模板外表质量和外形尺寸精度高，采用合理的加工、焊接工艺，设计并加工专用焊接胎膜，有效保证整体外形尺寸的准确度，焊接变形小，外表光滑，无凹凸等缺陷。模板之间采用通梁固定为一体，有效控制了相邻模板的错台问题，能保证混凝土衬砌质量。（4）液压系统 液压系统由电动机、液压泵、手动换向阀、垂直及侧向液压缸、机械锁、油箱及管路组成，其功用是快捷、方便的完成收（支）模即顶模升降、模板平移和收支侧模。（5）电气系统电气系统主要对行走电机的起、停及正、反向运行进行控制，并为液压系

6、统提供动力，行走电机设有正反转控制及过载保护。 四、 台车在工程衬砌中所能达到的效果：（1） 当隧道开挖偏离中心时，可通过模板平移调整机构达到调中，满足了设计和施工要求。（2） 台车有足够的强度和刚度，在液压缸和支撑丝杆的联合作用下，能抵抗混凝土强大的垂直和侧向压力，台车不发生变形，由于各支点设计合理，有效的利用了台车自身的重量和混凝土的压力，保证了台车浇注混凝土时克服混凝土的上浮作用。（3） 工作窗口布局合理，使台车便于涂抹脱模剂方便两侧浇注混凝土和振捣作业，顶部设有注浆口，注入混凝土方便，减轻施工人员强度。（4） 每片钢模接缝严实，混凝土密实，无蜂窝、斑点错台现象发生，表面光滑、平整、美观

7、。五、 隧道台车力学计算书：漳永高速公路漳州华安段A6合同段隧道台车，长度为12m,模板面板厚度为10mm,模板宽度为2米/片，门架立柱、下纵梁和横梁面板及腹板厚12mm。计算书针对台车的主要受力构件的刚度和强度进行检算，以验证台车的力学性能能否满足使用要求。主要根据与，借助结构力学求解器来对本台车进行结构检算。（1）计算参数 砼的重力密度为：24KN/m3;砼的浇注速度：2m/h；砼入模时的温度取250C;掺外加剂。 钢材取Q235钢，重力密度78.5KN/m3;弹性模量为206GPa,容许拉压应力为140Ma，容许弯曲应力取181Ma（1.25的提高系数）。有部分零件为45钢，容许拉压应力

8、为210Ma。（2）计算载荷1）振动器产生的荷载：4.0kN/m2；倾倒混凝土产生的冲击载荷：二者不同时计算。2）对侧模产生的压力砼对侧模产生的压力主要为侧压力，侧压力的计算公式为P=kh当v/T0.035时，h=1.53+3.8v/T;式中：P-新浇混凝土对模板产生的最大侧压力（kPa）; h-有效压头高度（m）; v-混凝土浇注速度（m/h）; T-混凝土入模时的温度（0C）； -混凝土的容重（kN/m3）; K-外加剂影响修正系数，不掺外加剂时区K=1.0，掺外加剂时K=1.2；根据已知条件：因为v/T=2/25=0.080.035，所以h=1.53+3.8v/T=1.53+3.8*0.

9、08=1.834m最大侧压力为：P=1.2*24*1.834=52.8 kN/m3；检算强度时载荷设计值为：pa=1.2*52.8+1.4*4.0=69 kN/m3.（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浇注的侧压力组成：重力P1=24 kN/m3*0.6m（最大值0.55m,按0.6m计算）=14.4 kN/m2，其中为浇注砼的厚度。由于圆弧坡度变小，取浇注速度为1m/h.因为v/T=1/25=0.040.035所以h=1.53+3.8v/T=1.53+3.8*0.04=1.68m侧压力为：P2=k=1.2*24*1.68= 48.4kN/m2P3=k=1.2*48.4+1.

10、4*4.0= 63.7kN/m2所以顶模受到的压力为Pb= P1 +P2=14.4+63.7=78.1 kN/m2可知PbPa.（4）台车的结构自重，影响不大，不计入检算载荷。六、 侧模和顶模的检算： 通过对侧模和顶模的面板和弧板的强度和刚度检算，来验证台车模板的强度和刚度是否满足受力要求。侧模面板和顶模面板的支撑结构相同，因为顶模面板受混凝土重力作用所受压力略大，所以只需检算面板的强度和刚度是否满足要求。面板由间距250mm的角钢支撑，因此可以简化为0.25m的简支梁，来对面板进行分析。（1）面板验算1）面板强度计算面板厚度为10mm，面板受到的最大压力为P=Pb=78.1 kN/m2面板的

11、抗弯模量（一节模板宽2m） w =bh2/6=（1/6）*2*0.012=3.3*10-5m3面板所受的最大弯矩力为 I=ql2/8=（1/8）*（78.1*2）*0.252=1.22KN.m面板受到的弯曲应力为 = Mmax/w=1220/（3.3*10-5）=36.6Mpa181Mpa所以面板的强度满足使用要求。2）面板的刚度计算 面板的惯性矩 I=bh3/12=2*0.013/12=2.5*10-7 m4 fmax =（ql4）/（384Elx）=（ 78.1* 103 *24）/（384*2.06*1011*2.5*10-7）=0.063（L/400）=0.625mm 所以面板的刚度满

12、足要求。（2）加强角钢检算 角钢的两端固支，受均力q2=p*0.25=19.5KN/m; 最大弯矩在跨中，M=（1/24）*ql2=19.5*22/24=3.25kNm 加强角钢采用L90*56*6，抗弯模量查表得w=11.74*10-6m3角钢所受的最大弯曲应力= Mmax/w=3250/（11.74*10-6）=153Mpa角钢惯性矩查表得I=71.03*10-8 m4最大挠度 fmax =（ql4）/（384Elx）=（ 19.5* 103 *24）/（384*2.06*1011*71.03*10-8）=2.1mm（L/400）=3.75mm所以角钢的挠度满足要求。（3）弧板检算 弧板宽

13、260mm，材料为12钢板，模板连接梁最大间距为1874mm.弧板受力模型可设为受均布力的简支梁，跨距l=1.9m, 均布力q3=pa*2/2=69kN/m 抗弯模量w=bh2/6=0.012*0.26/6=5.2*10-4m3 M=ql2/8=69*1.92/8=31.1kNm = Mmax/w=31100/（5.2*10-4）=59.8Mpa因此弧板的强度满足要求。 I=bh3/12=0.012*0.263/12=1.8*10-6 m4 fmax =（5ql4）/（384Elx）=2.1mm 因此弧板的刚度满足要求。七、 门架验算：除了模板要满足受力要求，要保证台车的强度和刚度要求，门架也

14、需要满足受力要求。因此有必要对门架进行受力分析。门架横梁与立柱之间用螺栓紧固，不仅传递集中力而且传递弯矩，因此作为一个整体分析。门架所示竖向力是由竖向千斤顶和油缸传递下来，门架宽7m，竖向力也主要是由7m范围内的模板传递下来。12m台车总共传递的竖向力F总=78.1*12*7=6560kN,共5榀门架，每榀门架上有4个受力点，则每个受力点传递的力为F=6560/20=328kN.侧向力由侧模传至千斤顶，侧模高度5.777m,则F=69*12*5.777=4783kN,共有千斤20件，则每个千斤所受力为F=4783/20=239kN,由以上分析，根据台车尺寸，得出检验模型如下：求解得到弯矩图（1

15、）强度计算 由弯矩图可知门架的最大弯矩发生在横梁中间，最大弯矩为421.65kN.m.对比门架横梁和立柱截面可知，该出为最危险的点。门架横梁高H=0.6m,宽B=0.25m,起截面特性：W=bH3-（b-）h3/6H=0.25*0.63-（0.25-0.012）（0.6-0.028）3/（6*0.6）=2.73*10-3m3I=bH3-（a-）h3/12 =0.25*0.63-（0.25-0.012）（0.6-0.028）3/12 =8.2*10-4m3强度：= M/w=421.65/2.73=154 Mpa门架横梁的强度满足要求，因此门架的强度满足要求。（2）刚度检算由弯矩图可知最大挠度发生

16、在横梁中心处，该处2.5m范围内无支撑。则以2.5m简支梁受集中力393.63kN计算。f=（FL3）/（48EI） =（421.65*103*2.53）/（48*2.06*1011*8.2*10-4） =8.12*10-4mL/400=6.25*10-3m所以门架横梁刚度满足要求。八、 下纵梁的检算：观察台车的侧视图可知，下纵梁受门架传递向下的力，同时受到行走和基础千斤顶的支撑。门架传递的竖向压力为F=6560/10=656kN基础千斤顶采用108*8的无缝钢管，钢管截面为2.513*10-3m3,能够提供的支撑力为2.513*210=528kN。因此下纵梁受力模型可简化为下图所示：分析得到

17、弯矩图下纵梁高0.45m,宽0.45m，截面特性：w=bH3-（b-）h3/6H=0.45*0.453-（0.45-0.024）（0.45-0.024）3/（6*0.45）=2.96*10-3m3 =0.45*0.453-（0.45-0.024）（0.45-0.024）3/12=6.66*10-4m3下纵梁弯曲应力：= M/w=272.56/2.96=92Mpa下纵梁的强度满足要求。最大挠度发生在下纵梁中心处，以两个基础千斤之间的间距为2.475m,受集中力656kN计算： =（547*103*2.4753）/（48*2.06*1011*6.66*10-4） =2.3*10-3mL/400=7

18、.125*10-3m所以下纵梁刚度满足要求。九、 丝杆千斤顶的计算：丝杆千斤顶容易发生的破坏为压杆失稳，即无缝钢管受力弯曲导致丝杆千斤顶的破坏，主要分析无缝钢管压杆的稳定性，来验证丝杆千斤顶的受力是否满足使用要求。台车千斤顶有三种：基础千斤顶、侧向千斤顶、竖向基础千斤顶和竖向千斤顶较短，不易发生压杆失稳，因此主要分析侧向千斤顶的压杆稳定性。侧向丝杆的稳定性在门架检算时，已得到侧向丝杆的所受轴力为239kN。采用的是89*6的无缝钢管，单独受力的侧向千斤顶最长工作长度为1.5m.N/Am=239/1.734=138MPa由长细比=I0/rr=（I/A）0.5 =0.0491（0.0894-0.0774）/（0.04452-0.03852）0.5=0.029m=I0/r=1.5/0.029=52,查表得：1=0.8281【】=0.828*210MPa=174MPa，可得N/Am1【】因此侧向千斤顶压杆稳定性满足要求。一十、 结论：关于混凝土载荷的计算方法有多种，此次计算采用的是载荷偏大的计算方法。力学分析过程中所有简化计算都是按照偏向于安全的计算模型计算。分析了台车的主要受力部件和容易破坏的部位，经过以上分析，各个部件均能够满足受力要求，因此本台车能够满足正常施工的受力要求。一十一、 方案附图：方案一附图：方案二附图：