隧道臺(tái)車(chē)計(jì)算書(shū)

1、隧道臺(tái)車(chē)計(jì)算書(shū)（一）概述：根據(jù)貴單位承建的 隧道工程可知：貴方所需臺(tái)車(chē)是全液壓邊頂拱砼襯砌鋼 模臺(tái)車(chē)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)臺(tái)車(chē)）。此臺(tái)車(chē)是以電機(jī)驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)臺(tái)車(chē)移動(dòng)，利用液 壓油缸和螺旋千斤進(jìn)行模板立模和脫模來(lái)進(jìn)行隧洞砼澆注的設(shè)備。根據(jù)對(duì)隧道 襯砌長(zhǎng)度的要求，臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)為12米,總重量126T,全液壓邊頂拱砼具有結(jié)構(gòu)合 理可靠、操作方便、成本較低、襯砌速度快、隧道砼成形面好等優(yōu)點(diǎn)。（二）臺(tái)車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：臺(tái)車(chē)主要由模板部份、臺(tái)架部份、平移機(jī)構(gòu)、門(mén)架部份、行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、支承千斤、電氣控制系統(tǒng)等組成。1、模板部份：模板部份由兩塊頂模和兩塊側(cè)模組成一個(gè)砼橫向斷面，兩塊頂模用螺栓連接兩側(cè)模與頂模用鉸耳銷(xiāo)軸連

2、接，8塊模板的寬度均為1.5米，縱向由8塊組成12米的模板總長(zhǎng)，每塊模板之間用螺栓連接，模板面板厚度為S 12mm模板加強(qiáng)筋用槽鋼12B和槽鋼16A做成，加強(qiáng)筋的間距為250m m其弧板寬度為300 m m 模板連接梁采用槽鋼20b合成.。2、臺(tái)架部份：臺(tái)架由4根上縱梁,9根弦梁和63根小立柱組成。主要是承受頂模上部砼及模板的自重。其上縱梁由鋼板 S =14mmS =12mm焊成工字截面,橫梁采用工字鋼125b.小立柱采用工字鋼120b制成。3、 平移機(jī)構(gòu)：平移機(jī)構(gòu)在前后門(mén)架橫梁各安裝一套，平移油缸4個(gè)（HSGK0B100/55）。平移油缸的作用是利用其左右移動(dòng)來(lái)調(diào)整模板中心線 與隧洞中心線相

3、吻合，其工作壓力為16 MPa最大推力為20噸, 水平移動(dòng)行程為左右各100 m m。4、門(mén)架部份：門(mén)架由下縱梁、立柱、橫梁及縱向連接梁組成。各橫梁及立柱用 連接梁和斜拉桿連接，各構(gòu)件均用螺栓連接成一個(gè)整體。是整個(gè) 臺(tái)車(chē)的主要承重結(jié)構(gòu)件。 門(mén)架下縱梁用8 14 mm和3 12m m鋼板 焊成箱形截面。立柱和橫梁采用8 14 mm和8 12mm鋼板焊接成工 字截面，以增加門(mén)架抗砼的側(cè)壓力。5、行走機(jī)構(gòu)：臺(tái)車(chē)行走機(jī)構(gòu)由2套主動(dòng)機(jī)構(gòu)，2套從動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。主動(dòng)機(jī)構(gòu)由2臺(tái)5.5KW同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)擺線減速器，再通過(guò)鏈條、鏈輪減速驅(qū)動(dòng) 門(mén)架行走。利用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)臺(tái)車(chē)的前進(jìn)與后退，其行走 速度為6m/min

4、,行走輪直徑為© 300mm從動(dòng)機(jī)構(gòu)不安裝電機(jī)和 減速器。起支撐和行走作用。6、 液壓系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)由4個(gè)豎向油缸（前已作敘述）、6個(gè)側(cè)向油缸（HSGB100/55 mnrj）、4個(gè)平移油缸（前面已作敘述）和一套泵站組成。 側(cè)模板的立模和脫模由側(cè)模油缸來(lái)完成。同時(shí)起著支承側(cè)模板及 側(cè)墻砼壓力的作用，其工作壓力為16MPa推力為30噸。泵站系 統(tǒng)利用一個(gè)三位四通換向閥進(jìn)行換向，控制各油缸的伸縮。4個(gè)豎向油缸各由一個(gè)換向閥控制，側(cè)模每邊 3個(gè)油缸由一個(gè)換向閥 控制，4個(gè)平移油缸前后各2個(gè)由一個(gè)換向閥控制。每個(gè)豎向油 缸安裝1個(gè)液壓鎖緊閥來(lái)鎖定每個(gè)豎向油缸，確保臺(tái)車(chē)在澆注時(shí) 不致下降.液壓

5、油泵流量為10L/ min ,電機(jī)功率為4KV，液壓系 統(tǒng)工作壓力為16M Pa7、支承千斤：支承千斤由臺(tái)架千斤、側(cè)向千斤和門(mén)架支承千斤三部份組成。側(cè)向千斤主要用來(lái)支承砼的側(cè)向壓力和調(diào)整側(cè)模板位置，螺桿直徑為© 60mm調(diào)整行程為200 mm門(mén)架支承千斤連接在門(mén)架下縱梁下面，頂在軌面上，主要是承受臺(tái)車(chē)和砼的重量，確保臺(tái)車(chē)的 穩(wěn)定性，其螺桿直徑為© 80mm調(diào)整行程為120 mm&電氣系統(tǒng)： 電氣系統(tǒng)主要是對(duì)液壓系統(tǒng)油泵電機(jī)的開(kāi)關(guān)和行走機(jī)構(gòu)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。行走電機(jī)設(shè)有過(guò)載保護(hù)。9、臺(tái)車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)：頂拱半徑：R8350mm（按常規(guī)設(shè)計(jì)是加大50mm邊拱半徑：R

6、5650mm（按常規(guī)設(shè)計(jì)是加大50mm拱高：8177mm重量：126T砼襯砌長(zhǎng)度：12米額定電壓：380V油泵電機(jī)功率：4KW行走輪電機(jī)功率：11KW (5.5KW*2=11KW)臺(tái)車(chē)行走速度：6m/min（三）、臺(tái)車(chē)模板受力分析及剛度、強(qiáng)度校核1、概述臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)的受力分析分工作和非工作兩種狀態(tài)。在做受力分析和剛度、 強(qiáng)度校核時(shí)應(yīng)以工作時(shí)的最大荷截為依據(jù)。故在此我單位對(duì)臺(tái)車(chē)非工作狀況 下不做分析與校核。2、模板受力分析臺(tái)車(chē)模板分為頂部模板和左右側(cè)模板 2部份。頂部模板的載荷主要由砼 自重和頂部注漿口封堵時(shí)產(chǎn)生的擠壓力構(gòu)成。砼的自重可通過(guò)理論計(jì)算，但注漿口封堵時(shí)產(chǎn)生的擠壓力為不確定值，與封堵灌漿時(shí)

7、的操作、輸送泵的操作等有很 大的關(guān)系，當(dāng)注漿口處的砼已澆滿時(shí)，如輸送泵仍繼續(xù)送料，則輸送泵送料時(shí)間 越長(zhǎng)，則注漿口處的頂模承受的擠壓力越大，甚至于使頂模板變形和損壞，若臺(tái) 車(chē)及輸送泵操作人員按規(guī)范嚴(yán)格操作，此擠壓力便不存在或者很小，即便如此， 我單位在臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)和制作時(shí)仍對(duì)注漿口處進(jìn)行了有效的加強(qiáng)。側(cè)部模板左右對(duì) 稱(chēng)，結(jié)構(gòu)及受力相同，不承受混凝土自重，因此邊模板只考慮砼的側(cè)向壓力即可。3、模板的強(qiáng)度剛度驗(yàn)核（1、參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第一卷機(jī)械工業(yè)出版社出版。2、計(jì)算條件：按每小時(shí)澆灌2m高度的速度，每平方米承受5T載荷的條件計(jì)算。）3.1、面板校核（每塊模板寬1500mm縱向加強(qiáng)角鋼間隔250

8、mm） 計(jì)算單元圖：其中：q砼對(duì)面板的均布載荷 q =0.5Kgf/cm213q-max 二：3.1.1、強(qiáng)度校核模型根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)，面板計(jì)算模型為四邊固定模型公式:其中a 比例系數(shù)。當(dāng)a/b=150/25=6 a取0.5t面板厚 t= 1.2 cmb角鋼間隔寬度 b=25cm(T ma>中心點(diǎn)最大應(yīng)力得(T max=0.5x(25/ 1.2)八2x0.5二 108.47 Kgf/cm2< ° =1300Kgf/cm2。合格。3.1.2 、剛度校核見(jiàn)強(qiáng)度校核模型 max = P(b)4qt公式：r e式中：B比例系數(shù)。由 a/b=150/25=6B取0.0284E彈性模量A

9、3鋼板E=1.96x106kgf/cm23 max-中點(diǎn)法向最大位移。25 40.5comax = 0.0284 X (一)4 匯 X 0.8 = 0.0055cm得：0.81.96 106中點(diǎn)法向位移3 max=0.0055cm<0.035cm 合格。3.2、面板角鋼校核。3.2.1、計(jì)算單元iimh'3.2 .2、強(qiáng)度校核 3.2.2.1、計(jì)算模型根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)，角鋼計(jì)算模型為兩端固定。I二-.r- I- = 1 工3.2.2 .2、強(qiáng)度校核公式：Mmaxql212 x=L ，最大彎矩在兩端處一 M max得：212.5 15012=23437 kgfcm公式:ql224 x二

10、L/2角鋼中點(diǎn)彎矩12.5 1502得:24=11718 kgfcmCT由如圖:WM3333” BH3bh37.13漢6.3一5.53汽5.7W6H6 7.1=30.66 cm323437CT =imax所以?xún)啥?0.66 =764kgf/cm2<1300kgf/cm211718中點(diǎn)-_ 30.66 =382kgf/cm2<1300kgf/cm2。合格。3.2.2.3、剛度校核。見(jiàn)強(qiáng)度校核模型。_ ql4公式：ymax 384EI （中點(diǎn)撓度）,BH3bh3I12=108.87 cm4y12.5I504imax得384 匯 1.96 疋 10° 漢 108.87=0.07

11、7cm中點(diǎn)位移ymax=0.77mm。合格。3.3、模板總成強(qiáng)度剛度校核：強(qiáng)度校核：3.3.1、計(jì)算單元：q=75kgf/cm3.3.2、計(jì)算模型：按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。結(jié)果偏于安全。qI 1 f i 1M =疋3.3.3、 公式：8MO"=W75如502M 二8=210937 kgfcmWz1 =ey1ey2IzBH3 -bh3150 253 -147 24.231212=21699cm4aH2 bd22.4 252147 0.822(aH +bd )2(2.4 x 25 +147 x 0.8) =4 43=H _ey1=25-4.48=20.52得:Wz1216994.48 =4843

12、cm3Wz2 二2169920.52 =1057cm3210937故:面板端應(yīng)力:4843 =43.5 kgf/cm2<1300 kgf/cm2210937腹板端力:-21057 =199.5 kgf/cm2<1300kgf/cm2由于實(shí)際應(yīng)力小于許用應(yīng)力。故不用再校核剛度。3.4、門(mén)架強(qiáng)度校核:3.4.1、計(jì)算單元：q=0.5Kg/mF=0.5x0.5x900（模板長(zhǎng)）x385（有效受力高度）/5（門(mén)架）=17325kgf3.4.2、計(jì)算模型：門(mén)架中。A-A截面（正中間）為門(mén)架整體抗彎受力的最大集中點(diǎn)，故只校核A截面抗彎能力。B-B截面為門(mén)架立柱的抗彎受力的最大集中點(diǎn)，故還需要校

13、核B B截面的抗彎能力。3.4.3、公式：二=MW門(mén)架橫梁A-A截面如上圖w BH3bh3W6 H=(30x90A3-16x87.6A3)/(6x90)=20582cm3M=425F=425x17325=7363125kgfcm故：-W=7363125/20582=358kgf/cm2<1300kgf/cm2 。合格門(mén)架立柱B B截面如上圖wBHbh36H=(30x65八3-16x62.6八3)/(6x65)=11060cm3M=210F=210x17325=3638250kgfcm合格故：'w =3638250/11060=329kgf/cm2<1300kgf/cm2為了計(jì)算的方便，取長(zhǎng)為1.5米，寬為0.25米，混凝土厚1.5米，計(jì)算承受重量：P=1.5 X 0.25 X 1.5 X 2.2=1.23T換算成線載荷為:1.23/1.5=0.82 t/m將此段模板作為簡(jiǎn)支梁計(jì)算得：Mmax二ql2/8=0.82X 1.52/8=0.23tm即為 0.23 X 9.8 X 103=2.25 X 103Nm為了計(jì)算彎曲應(yīng)力，必須求出橫截面的形心，此截面是由/ 70X 70X 6的角鋼及140X 8的鋼板組成，查表可知: 角鋼截面積為 S =816mm2慣性矩lx=377700 mm4重心距離Zo=19.5 mm截面形心：Y 坐標(biāo)=(140