二襯臺(tái)車實(shí)施方案

1、莞惠城際軌道交通GDK52+000-GDK52+145暗挖隧道二襯臺(tái)車實(shí)施方案一、 工程概況及臺(tái)車簡介莞惠城際軌道交通GDK52+000-GDK52+145暗挖隧道常平常平東區(qū)間，為M型連拱隧道，全長145米，里程樁號(hào)（DK52+000-DK52+145）基本位于直線上，設(shè)計(jì)時(shí)速為160km/h，我部根據(jù)實(shí)際情況決定采用10m長二襯臺(tái)車。我部和臺(tái)車廠家根據(jù)隧道設(shè)計(jì)斷面圖和施工要求提出了具體方案（具體見臺(tái)車設(shè)計(jì)圖），此臺(tái)車能保證能保證邊開挖邊襯砌門架凈空厚度和寬度能保證有軌和無軌車輛通行，由于本隧道的特殊性，非對稱性結(jié)構(gòu)受力（即中間墻和二襯拱部、邊墻一次成型），因此本臺(tái)車共分兩部分：整機(jī)行走采用

2、電機(jī)+機(jī)械驅(qū)動(dòng)，模板采用全液壓操作，利用液壓缸支（收）模機(jī)械鎖定。受場地和施工空間制約，中間墻外側(cè)單獨(dú)立小背模（具體結(jié)構(gòu)見圖）采用人工搬運(yùn)，整體拼裝成型，絲頂，木撐加固?？傊诒ＷC足夠的剛度和強(qiáng)度的前提下（具體見受力分析）盡量使結(jié)構(gòu)簡單化以減輕重量，在重要的鋼結(jié)構(gòu)方面，采用專用工裝模具，確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，產(chǎn)品性能良好，結(jié)構(gòu)合理，襯砌質(zhì)量高。二、 臺(tái)車的主要技術(shù)參數(shù)（整機(jī)外形尺寸見臺(tái)車設(shè)計(jì)圖）（1） 臺(tái)車模板厚度：10mm（2） 臺(tái)車重量及每延米重量：66.35噸，7.35噸/m（3） 臺(tái)車類型：液壓自行式（4） 臺(tái)車運(yùn)行速度：8m/min（5） 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率：2X7.5kw（6） 液壓電機(jī)功率

3、：1X1.5kw，工作壓力：16MPa（7） 頂升油缸工作行程：180mm（實(shí)際達(dá)到30mm）（8） 側(cè)向油缸工作行程：200mm（實(shí)際達(dá)350mm）（9） 平移油缸工作行程±100mm（實(shí)際達(dá)±150mm）（10） 一次襯砌長度：10m（11） 行走方式：軌道自行式三、主要結(jié)構(gòu)及簡述 臺(tái)車由行走機(jī)構(gòu)、臺(tái)車門架、鋼模板、鋼模板垂直升降和側(cè)向伸縮機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、中間墻活動(dòng)模支架、中間墻小背模等8部分組成。（1）行走機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu)由主動(dòng)，被動(dòng)兩部分組成，共四套裝置分別安裝于臺(tái)車架兩端的門架立柱下端，整機(jī)行走由兩套主動(dòng)行走機(jī)構(gòu)完成，行走傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶由液壓推桿制動(dòng)器，以保

4、證整機(jī)在坡道上仍能安全駐車。我部采用寬大行走輪，配32316軸承，20A鏈條，WX-6減速機(jī)以保證臺(tái)車使用安全避免了跳軌，變形，斷鏈打滑等對襯砌施工的影響。（2）臺(tái)車門架臺(tái)車門架設(shè)計(jì)工5榀，由雙層門架橫梁，上下縱梁，門架立柱，門架立柱連接梁，剪力架等部件組成。架體面板厚14cm。腹板厚12mm，能夠保證足夠強(qiáng)度。門架立柱采用三角板柱結(jié)構(gòu)，這樣不僅加強(qiáng)立柱的強(qiáng)度，阻止立柱向內(nèi)彎曲，還加強(qiáng)立柱與門架橫梁的接觸面。減小門架橫梁跨度，極大的減少了門架橫梁的受力，門架的各個(gè)部件通過螺栓連為一體，兩門架支撐于行走輪架上，中門架下端裝有基礎(chǔ)千斤，襯砌施工時(shí)，混凝土載荷通過模板傳遞到5個(gè)門架上，并分別通過行走

5、輪和基礎(chǔ)千斤傳至軌道地面，在行走狀態(tài)下，螺栓應(yīng)縮回，門架上部前段裝有操作平臺(tái)，放置液壓及電氣裝置。（3）模板 模板寬度為2m，為保證模板有足夠的強(qiáng)度，面板采用10mm，同時(shí)采用L90X56角鋼加強(qiáng)，間距250mm，并在每件模板里增加加強(qiáng)弧立板來保證強(qiáng)度和曲度，小曲墻一次成型，保證了降低襯砌勞動(dòng)強(qiáng)度和提高工作效率，襯砌美觀，在制作中為保證模板外表質(zhì)量和外形尺寸精度等。我們采用合理的加工，焊接工藝，設(shè)計(jì)并加工專用拼裝焊接我們采用合理的加工，焊接工藝，設(shè)計(jì)并加工專用拼裝焊接胎膜，有效保證整體外形尺寸的準(zhǔn)確度，焊接變形小，外表面光滑無凹凸等缺陷，采用過盈配合的穩(wěn)定銷，將相鄰模板的連接板固定為一體，有效

6、控制了相鄰模板的錯(cuò)臺(tái)問題，能保證混凝土的襯砌質(zhì)量。（4）液壓系統(tǒng)：由電動(dòng)機(jī)、液壓泵、手動(dòng)換向閥，垂直及側(cè)向液壓缸、液壓鎖、郵箱及管路組成，其功用是快捷，方便的完成收（支）模，即頂模升降和支撐側(cè)模。（5）中間墻小背模：由模板支架和小面板組成，模板架由18工字鋼，8X80X43X5的槽鋼，螺栓連接，面板寬30cm，長5.7m，厚10mm。四、 臺(tái)車在工程襯砌所能達(dá)到的效果（1）當(dāng)隧道開挖偏離中心時(shí)，可能通過臺(tái)車的模板調(diào)整機(jī)構(gòu)達(dá)到調(diào)中，能夠滿足設(shè)和施工要求。（2）臺(tái)車由足夠的強(qiáng)度和剛度，在液壓缸和支撐絲桿的聯(lián)合作用下，能抵抗混凝土強(qiáng)大的垂直和側(cè)向壓力，臺(tái)車不發(fā)生變形，由于各支點(diǎn)設(shè)計(jì)布局合理，有效的利

7、用了臺(tái)車自身的重量和混凝土質(zhì)量的壓力，保證了臺(tái)車澆筑混凝土?xí)r克服混凝土的上浮作用。（3）工作窗口布局合理，使臺(tái)車便于涂抹脫模劑，方便兩側(cè)澆筑混凝土和振搗作業(yè)，頂部沒有注料口，注入混凝土方便，減輕了施工人員和勞動(dòng)強(qiáng)度。（4）每片鋼模接縫嚴(yán)實(shí)，混凝土密實(shí)，無蜂窩，斑點(diǎn)，錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象發(fā)生，表面光滑，平整，美觀。五、DK52+000-DK52+145暗挖隧道臺(tái)車力學(xué)計(jì)算（一）計(jì)算依據(jù)在隧道臺(tái)車長度為10m，模板面板厚度為10mm，門架面板14mm，門架腹板厚12mm，本計(jì)算出針對臺(tái)車的主要受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行檢算，以驗(yàn)證臺(tái)車的力學(xué)性能能否滿足要求，本文主要根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊與結(jié)構(gòu)力學(xué)，借助力學(xué)求解來

8、對本臺(tái)車進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢算。1.計(jì)算參數(shù)砼的重力密度為：24KN/m³，砼澆筑速度：2m/h，砼入模時(shí)的溫度取20，摻外加劑。鋼材取Q235鋼，重力密度：78.5KN/m³，彈性模量為206GPa，容許抗壓應(yīng)力為140MPa，容許彎曲應(yīng)力取381MPa（1.25的提高系數(shù)），有部分零件為45鋼，容許拉壓應(yīng)力為210MPa。2計(jì)算載荷1）振動(dòng)器產(chǎn)生的荷載：4.0KN/或傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載：4.0KN/，二者不同時(shí)計(jì)算2）對側(cè)模產(chǎn)生的壓力砼對側(cè)模產(chǎn)生的壓力主要為側(cè)壓力，側(cè)壓力計(jì)算公式為：P=kh當(dāng)V/T0.035時(shí)，h=0.22+24.9V/T當(dāng)V/T0.035時(shí)，h=1.53

9、+3.8V/T式中：P-新澆筑混凝土對模板產(chǎn)生的最大側(cè)壓力（KPa） h-有效壓頭高度（m） V-混凝土澆筑速度（m/h）T-混凝土入模時(shí)的溫度（）-混凝土的容重（KN/m³） k-外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取k=1.0，摻緩凝劑作用的外加劑時(shí)k=1.2。根據(jù)前述已知條件：因?yàn)椋篤/T=2/20=0.10.035所以：h=1.53+3.8V/T=1.53+3.8X0.1=1.91m最大側(cè)壓力為：P=kh=1.2X24X1.9=55KN/3）砼對頂模產(chǎn)生的壓力砼對頂模產(chǎn)生的壓力由砼的重力和灌注砼的側(cè)壓力組成：重力P1=g=24KN/m³X0.5m=12KN/，其中g(shù)為澆

10、筑砼的厚度由于圓弧坡度變小，取灌注為1m/h。因?yàn)椋篤/T=1/20=0.050.035所以h=1.53+3.8V/T=1.53+3.8X0.05=1.72m側(cè)壓力為：P2=kh=1.2X24X1.72=49.5KN/，Pa=1.2X49.5+1.4X4.0-65KN/所以頂模收到的壓力Pb=P1+P2=12+65=78.2KN/所以PbPa，頂模和側(cè)模受到的壓力相當(dāng)。（二）側(cè)模和頂模的檢算通過對側(cè)模和頂模的面板和弧板的強(qiáng)度和剛度檢算來驗(yàn)證臺(tái)車模板的強(qiáng)度和剛度是否滿足受力要求，側(cè)模面板的支撐結(jié)構(gòu)相同，因?yàn)轫斈Ｃ姘迨芑炷林亓ψ饔盟軌毫β源螅灾恍铏z算頂模面板的強(qiáng)度和剛度是否能滿足要求。面板

11、由間距為25cm的角鋼支撐，因此可簡化為跨度為0.25的簡支梁來對面板進(jìn)行分析。 1.面板計(jì)算a 面板強(qiáng)度計(jì)算面板為厚度為10mm，面板受到的最大壓力為P=Pb=78.2KN/面板的抗彎模量W=bh²/6=（）X2X0.01²=3X10-5m³面板所受的最大彎矩為Mmax=qI²/8=（）X（78.2X2）X0.25²=1.222KN/m面板受到的彎曲應(yīng)力為：= Mmax/W=1.222X1000/（2.5X10-5）=48.88MPa=18MPa所以面板的強(qiáng)度滿足要求b 面板的剛度計(jì)算面板的慣性矩I=bh³/12=2X0.01

12、79;/12=16.7X10-8m4fmax=ql4/384EI=（78.2X10³X2）X0.254/384X2.06X1011X16.7X10-8=0.046mmL/400=0.625mm所以面板的剛度滿足要求。2.加強(qiáng)角鋼檢算角鋼兩端固支，受均布力q2-=PX0.25=78.2X0.25=19.55KN/m最大彎矩在跨中，M=（1/24）Xql2=19.55X22/24=3.258KN·m加強(qiáng)角鋼采用90X56X6，抗彎模量查表得W=11.74X10-6m³角鋼所受最大彎曲應(yīng)力=Mmax/w=3.258X10³/（11.74X10-6）=277MP

13、a=381MPa慣性矩查表得I=1.7103X10-8m4最大繞度fmax= ql4/384EI=（19.55X10³X2）X24/384X2.06X1011X171.03X10-8=2.312mmL/400=5mm3.弧板檢算弧板寬280mm，材料812鋼板，模板連接梁最大間距1850mm，弧板受力模型可設(shè)為受力分布力的簡支梁，跨距I=1.85m，均布力q3=PaX2/2=71.6X2/2=71.6KN/m（有2片弧板，所以除2）。抗彎模量W=bh²/6=0.012X0.28²/6=1.57X10-4m³M=qI²²/8=30.63

14、1KN·m=Mmax/w=30.63X10³/（1.57X10-4）=277MPa=381MPaI=bh³/12=0.012X0.01³/12=16.7X10-8m4fmax=5 ql4/384EI=5X（71.6X10³）X1.854/384X2.06X1011X2.2X10-5=2.41mmL/400=4.5mm（三）門架檢算除了模板滿足受力要求，要保證臺(tái)車的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，門架也需要滿足受力要求，因此有必要對門架進(jìn)行受力分析，門架橫梁與門架立柱之間用螺栓緊固，不僅傳遞集中力而且傳遞彎矩，因此作為一個(gè)整體的分析。 門架所示豎向千斤和油缸傳遞下

15、來，門架寬5m，豎向力也主要是由5m范圍內(nèi)的模板傳遞下來，10m臺(tái)車總共傳遞的豎向力為F總=78.2KN/X10mX5m=3910KN，共5榀門架，每榀門架有3個(gè)豎向受力點(diǎn)，則每個(gè)受力點(diǎn)傳遞的力F=3910/15=260.67KN。側(cè)向力由側(cè)模傳至千斤，側(cè)模高度5.5m，則F=71.6KN/X10mX5。5=3938/20=196.9KN，由以上分析，根據(jù)臺(tái)車門架尺寸，得出驗(yàn)算模型如下圖所示：求解得到彎矩圖： 3.1 強(qiáng)度檢算 由彎矩圖可知門架最大彎矩發(fā)生在橫梁中心，對比門架橫梁和立柱截面可知，該處也是最危險(xiǎn)的點(diǎn)，門架橫梁H=0.6m，寬b=0.25m，其截面特性W=bH³-（b-g

16、）h³³-（0.25-0.012）（0.6-0.028）³/6X0.6=2.63X10-3m³I=bH³-（a-g）h³³-（0.25-0.012）（0.6-0.028）³/12=0.79X10-3m³強(qiáng)度：=M/W=269/2.63=102.3MPa=381MPa門架橫梁的強(qiáng)度滿足要求，因此門架的強(qiáng)度滿足受力要求。（四）下縱梁的檢算觀察臺(tái)車圖可知，下縱梁受門架傳遞的向下的力，同時(shí)受到行走和基礎(chǔ)千斤的支撐，門架傳遞的豎向壓力為F=3910/10=391KN，基礎(chǔ)千斤采用的是108*8無縫鋼管（45鋼），鋼

17、管截面積為2.513X210=528KN，因此下縱梁受力模型可簡化為下圖所示： 391 391 391 391 391 （1） 2 （2） 3 4 （4） 5 1 528 528 528分析得到彎矩圖： （1） （2） （3） （4）1234237.6 237.6 237.6下縱梁梁高0.5m，寬0.5截面特性：W=bH³-（b-g）h³/6H=0. 5X0.5³-（0. 5-0.024）（0.5-0.028）³/6X0.5=4.15X10-3m³I=bH³-（a-g）h³/12=0. 5X0.5³-（0.25-0

18、.024）（0.5-0.028）³/12=1.04X10-3m³下縱梁彎曲應(yīng)力 =M/W=237.6/4.15=57.2MPa=381MPa最大撓度發(fā)生在下縱梁中心處，以兩個(gè)基礎(chǔ)千斤的間距2.5m受集中力391計(jì)算：F=FL³/48EI=391X2.5³X10³/48X2.06X1011X1.04X10-3=5.9X10-5mL/400=6X10-3m。（五）絲桿千斤的檢算 絲桿千斤容易發(fā)生的破壞為壓桿失穩(wěn)，即無縫鋼管受力彎曲導(dǎo)致絲桿千斤的破壞，本節(jié)主要分析無縫鋼管壓桿的穩(wěn)定性，來驗(yàn)證絲桿千斤的受力是否滿足要求。臺(tái)車千斤有三種：基礎(chǔ)千斤、豎向千斤和側(cè)向千斤?；A(chǔ)千斤較短，工作長度約為500mm，不易發(fā)生壓桿失穩(wěn)，因此主要分析豎向千斤和側(cè)向千斤的壓桿穩(wěn)定性。5.1 豎向千斤的穩(wěn)定性 采用的是108*8的無縫鋼管，工作長度約為0.8m，每個(gè)豎向千斤受力為F1=391KN。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊第12章1.2節(jié)表12-2軸心受壓穩(wěn)定性計(jì)算公式為N/Am1。N/Am=391/2.2=177.73MPa由長細(xì)比=Io/=（I/A）0.5=0.0491（0.1084-0.0964）/（0.054²-0.048²）0.5=0.036m=Io/=0.8/0.036=22查表得1