第11頁(yè)共11頁(yè)太原至佳縣高速公路(呂梁段)路基第十六合同段高速公路隧隧道襯砌砌液壓臺(tái)車車模板檢算算一、概要全全斷面鋼鋼模板砼砼襯砌隧隧道臺(tái)車車（簡(jiǎn)稱稱臺(tái)車），是是以電動(dòng)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)行走機(jī)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)動(dòng)臺(tái)車行行走，利利用液壓壓油缸和和螺旋千千斤調(diào)整整模板到到位及收收模的隧隧道混凝凝土成型型的機(jī)器器。它具具有成本本較低、結(jié)結(jié)構(gòu)可靠靠、操作作方便、襯襯砌速度度快、隧隧道成型型面好等等優(yōu)點(diǎn)，廣廣泛使用用在電站站、鐵路路及公路路隧道中中。臺(tái)車車襯砌一一個(gè)循環(huán)環(huán)的工作作長(zhǎng)度為為10..5米。它適適合于任任何曲拱拱斷面，不不管是單單線鐵路路隧道，還還是雙車車道高速速公路隧隧道等。二、各部件件組成臺(tái)臺(tái)車一般般由模板板總成、托托架總成成、平移移機(jī)構(gòu)、門門架總成成、主從從行走機(jī)機(jī)構(gòu)、側(cè)側(cè)向液壓壓油缸、側(cè)側(cè)向支承承千斤、托托架支承承千斤、門門架支承承千斤等等組成。模板總成：：模板由由兩塊頂頂模及兩兩塊邊模模構(gòu)成橫橫斷面，頂頂模于頂頂模之間間通過(guò)螺螺栓聯(lián)成成整體，邊邊模與頂頂模通過(guò)過(guò)鉸耳軸軸聯(lián)接。每每節(jié)模板板一般做做成1..5米寬，由由多節(jié)組組合而成成，縱向向由7節(jié)組合合成100.5米襯砌長(zhǎng)長(zhǎng)度，模模板之間間皆由螺螺栓聯(lián)接接。模板板上開(kāi)由由呈品字字型排列列的工作作窗，頂頂部安裝裝有輸送送泵接口口的注漿漿裝置。模模板板厚厚為100mm，各各加強(qiáng)筋筋采用75×6的角鋼鋼。托架總成：：托架主主要承受受澆鑄時(shí)時(shí)上部混混凝土及及模板自自重，它它上承模模板，下下部通過(guò)過(guò)液壓油油缸和支支承千斤斤傳力于于門架。托托架由兩兩根縱梁梁、兩根根邊橫梁梁、多根根中橫梁梁及立柱柱組成?？v縱梁由鋼鋼板焊接接成工字字型截面面；邊橫橫梁及多多根中橫橫梁由工工字鋼制制造；立立柱由工工字鋼制制造。平移機(jī)構(gòu)構(gòu)：一臺(tái)臺(tái)液壓臺(tái)臺(tái)車，平平移機(jī)構(gòu)構(gòu)前后各各一套，它它支撐在在門架邊邊橫梁上上。平移移小車上上的液壓壓油缸（GE1160//90--3000）上與與托架縱縱梁相連連，通過(guò)過(guò)油缸的的收縮來(lái)來(lái)調(diào)整模模板的豎豎向定位位及脫模模，其調(diào)調(diào)整行程程為2000mmm；而水水平方向向上的油油缸（GE1100//50--2000）用來(lái)來(lái)調(diào)整模模板的襯襯砌中心心與隧道道中心是是否對(duì)中中，左右右可調(diào)行行程為1100mmm。門架總成：：門架是是整個(gè)臺(tái)臺(tái)車的主主要承重重構(gòu)件，它它由橫梁梁、立柱柱及縱梁梁通過(guò)螺螺栓聯(lián)接接而成，各各橫梁及及立柱間間通過(guò)連連接梁和和斜拉桿桿聯(lián)接。液液壓臺(tái)車車的主要要構(gòu)件由由鋼板焊焊接，整整個(gè)門架架保證有有足夠的的強(qiáng)度，剛剛度和穩(wěn)穩(wěn)定性。門門架橫梁梁由鋼板板焊接成成工字型型截面；；立柱同同樣由鋼鋼板焊接接成工字字型截面面；縱梁梁采用箱箱型截面面焊接而而成；斜斜支承采采用工字字鋼；各各聯(lián)接梁梁采用工工字鋼。主從行走機(jī)機(jī)構(gòu)：液液壓臺(tái)車車主從行行走機(jī)構(gòu)構(gòu)各兩套套，它們們鉸接在在門架縱縱梁上。主主行走機(jī)機(jī)構(gòu)由Y型電動(dòng)動(dòng)驅(qū)動(dòng)以以及齒輪輪減速后后，再通通過(guò)兩級(jí)級(jí)鏈條減減速，其其行走速速度為88m/mmin，行走走輪直徑徑為φ3000mm。側(cè)向液壓油油缸：側(cè)側(cè)向液壓壓油缸主主要是為為模板脫脫模，同同時(shí)起著著支承模模板的作作用，側(cè)側(cè)向油缸缸（GE1100//63--4000),根據(jù)襯襯砌長(zhǎng)度度選用6各油缸缸，其調(diào)調(diào)整行程程為3000mmm。側(cè)向螺旋千千斤：安安裝在門門架上的的螺旋千千斤用來(lái)來(lái)支承、調(diào)調(diào)節(jié)模板板位置，承承受灌注注混凝土土?xí)r產(chǎn)生生的壓力力。托架支承千千斤：它它主要為為改善澆澆鑄混凝凝土?xí)r托托架縱梁梁的受力力條件，保保證托架架的可靠靠和穩(wěn)定定。門架支承千千斤：它它聯(lián)接在在門架縱縱梁下面面，臺(tái)車車工作時(shí)時(shí)，它頂頂在軌道道面上，承承受臺(tái)車車和混凝凝土的質(zhì)質(zhì)量，改改善門架架縱梁的的受力條條件，保保證臺(tái)車車工作時(shí)時(shí)門架的的穩(wěn)定。三、機(jī)、夜夜、電系系統(tǒng) 1、機(jī)械械系統(tǒng) 臺(tái)車行走走采用兩兩套機(jī)械械傳動(dòng)裝裝置，通通過(guò)一級(jí)級(jí)齒輪減減速器和和兩極鏈鏈條減速速后驅(qū)動(dòng)動(dòng)臺(tái)車行行走。為為實(shí)現(xiàn)兩兩臺(tái)裝置置同步，采采用兩臺(tái)臺(tái)電機(jī)同同時(shí)啟動(dòng)動(dòng)；為滿滿足工況況要求，電電機(jī)可進(jìn)進(jìn)行正、反反轉(zhuǎn)運(yùn)行行。2、液壓系系統(tǒng) 臺(tái)車液壓壓系統(tǒng)采采用三位位四通手手動(dòng)換向向閥進(jìn)行行換向，來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)油油缸的伸伸縮。左左右側(cè)向向油缸各各采用以以各換向向閥控制制兩側(cè)水水平油缸缸的動(dòng)作作；四個(gè)個(gè)豎向油油缸各用用以各換換向閥控控制其動(dòng)動(dòng)作；兩兩個(gè)小車車平移油油缸各用用一個(gè)換換向閥操操作；利利用雙向向液控單單向閥對(duì)對(duì)四個(gè)豎豎向油缸缸進(jìn)行鎖鎖閉，保保證模板板不致下下降，采采用單向向節(jié)流閥閥調(diào)節(jié)油油缸的運(yùn)運(yùn)動(dòng)速度度。 當(dāng)換向閥閥處于中中位時(shí)，系系統(tǒng)卸荷荷，防止止系統(tǒng)發(fā)發(fā)熱；直直回式回回油濾清清器和集集成閥快快簡(jiǎn)化了了系統(tǒng)管管路。3、電器系系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)統(tǒng)主要對(duì)對(duì)油泵電電機(jī)的起起停及行行走電機(jī)機(jī)的正反反向運(yùn)行行進(jìn)行控控制。行行走電機(jī)機(jī)設(shè)有正正反轉(zhuǎn)控控制及過(guò)過(guò)載保護(hù)護(hù)。四、主要技技術(shù)參數(shù)數(shù) 1、一個(gè)個(gè)工作循循環(huán)的理理論襯砌砌長(zhǎng)度：：10..5米 2、襯砌砌厚度（包包括超挖挖回填厚厚度）:10000mmm； 3、軌距距：69900mmm； 4、成拱拱半徑：：R=54480mmm； 5、臺(tái)車車運(yùn)行速速度：88m/mmin;; 6、液壓壓系統(tǒng)工工作壓力力：1660kgg/cmm2襯砌模板臺(tái)臺(tái)車模板板受力分分析 臺(tái)車模板板分頂模模、左右右邊模，由由于頂模模受到混混凝土自自重、施施工荷載載及注漿漿口封口口時(shí)的擠擠壓力等等荷載的的作用，其其受力條條件顯然然比其他他部位的的模板更更復(fù)雜、受受力更大大、結(jié)構(gòu)構(gòu)要求更更高。由由于邊模模與頂模模的結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)造一一樣，邊邊模不受受砼自重重，荷載載較小，因因此對(duì)其其強(qiáng)度分分析時(shí)只只考慮頂頂模。 在襯砌時(shí)時(shí)的混凝凝土自重重及邊墻墻壓力靠靠模板承承受。模模板的整整體強(qiáng)度度既有拱拱板承受受又有托托架及千千斤支承承，足以以保證模模板工作作時(shí)的絕絕對(duì)可靠靠。 臺(tái)車模板板沿洞軸軸方向看看是一個(gè)個(gè)圓柱殼殼，只不不過(guò)它是是由多個(gè)個(gè)1.5米高的圓圓柱形組組合而成成。通過(guò)過(guò)計(jì)算得得知模板板下的托托架支承承及圓弧弧拱板（220mm寬，12mm厚）的剛度是足夠的，而頂模最危險(xiǎn)處應(yīng)在最頂部（由于灌注時(shí)的壓力）。因此，其力學(xué)模型可取最頂部2米長(zhǎng)度、1.5米寬的這分模板進(jìn)行受力分析及強(qiáng)度校核，其受力簡(jiǎn)圖如圖一:圖一、分析析部分受受力簡(jiǎn)圖圖圖二、梁梁?jiǎn)卧Y(jié)結(jié)構(gòu)受力力簡(jiǎn)圖該該部分荷荷載由兩兩部分組組成，一一是砼的的自重；；二是注注漿口封封口時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生的較較大擠壓壓力，該該值的取取值是一一個(gè)不確確定的，它它與灌注注封口時(shí)時(shí)的操作作有極大大關(guān)系。如如果混凝凝土已經(jīng)經(jīng)灌滿，而而操作人人員任然然由輸送送泵輸送送混凝土土，由于于輸送泵泵的理論論出口壓壓力（336.55kg//cm22)很大，就就由可能能造成模模板的變變形破壞壞。由于于輸送管管的長(zhǎng)度度及高度度變化，注注漿口接接口處壓壓力實(shí)際際有多大大，目前前沒(méi)有理理論及實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證的數(shù)據(jù)據(jù)可供參參考。據(jù)據(jù)此情況況，操作作者就必必須及時(shí)時(shí)掌握和和控制灌灌輸情況況，根據(jù)據(jù)操作經(jīng)經(jīng)驗(yàn)判定定已經(jīng)灌灌滿，并并及時(shí)停停止輸送送。1、分析部部分的混混凝土自自重P1 如圖一，分分析部分分的長(zhǎng)為為2米，寬為為1.5米，混凝凝土厚為為1m,其密度度為2.445t//m3，則混混凝土自自重W=22*1..5*11*2..45==7.335(tt)。這算算成單位位面積荷荷載P1==7.335/（2*11.5）=2..45tt/m22。 2、分析析部分的的擠壓面面荷載P2該值取為44.7tt/m22,參考自自日本歧歧阜工業(yè)業(yè)公司提提供的參參數(shù)[1]。那么么這部分分模板就就受到P1與P2的作用用，兩部部分的合合力P=PP1+P2=2..45++4.77=7..15tt/m22。 3、模板板的彎曲曲應(yīng)力 由于模板板的內(nèi)表表面每隔隔2500mm有有一根加加強(qiáng)角鋼鋼，因此此，我們們可以把把它簡(jiǎn)化化成每隔隔2500mm的的梁?jiǎn)卧獊?lái)考慮慮。將寬寬度為2250mmm的模模板所受受到的載載荷折算算成梁上上線載荷荷。這是是在有限限元單元元處理中中常用的的方法，其其翼緣板板的寬度度取它與與之間相相鄰板間間距的30%（參考[2]中97頁(yè)），即即2500*0..3=775mmm，偏于于安全。 根據(jù)上述述模板所所受的面面載荷為為7.115t//m2，那么么在2550mmm寬，15500mmm長(zhǎng)的的面積上上所受到到的荷載載為7.115*00.255*1..5=22.688（t)，將此此荷載作作用在11.5米長(zhǎng)梁上上，則其其線載荷荷q為2.668/11.5==1.779（t/mm)。圖三、梁?jiǎn)螁卧臋M橫截面如果對(duì)整個(gè)個(gè)模板進(jìn)進(jìn)行受力力分析，就就必須將將整個(gè)模模板等效效成梁?jiǎn)螁卧目湛臻g框架架結(jié)構(gòu)，利利用有限限元理論論，通過(guò)過(guò)電算進(jìn)進(jìn)行有限限元分析析。這里里，我們們只能一一根梁進(jìn)進(jìn)行分析析，簡(jiǎn)化化后的梁梁?jiǎn)卧αW(xué)模型型按簡(jiǎn)支支梁處理理，其受受力簡(jiǎn)圖圖如圖二二，這是是因?yàn)閮蓛蛇呌?250mmm高的的拱板及及立柱支支承。梁梁的橫截截面如圖圖三。 為計(jì)算梁梁的彎曲曲應(yīng)力，必必先計(jì)算算該梁橫橫截面的的形心，該該截面是是由75**6的角鋼鋼及1500*100的組合合截面，根根據(jù)圖示示坐標(biāo)系系，計(jì)算算組合截截面形心心O0的X、Y坐標(biāo)。 根據(jù)[33]中附1-4組合截截面形心心公式計(jì)計(jì)算形心心的X、Y坐標(biāo)。xx=∑Aixi/∑Ai，yy=∑Aiyi/∑Ai 查表可知知角鋼75**6的橫截截面面積積A=8779.77mm22，慣性性矩Ix==46995000mm44。 將各值代代入，則則x=（1500*100*755+8779.77*955.7）/（12000+8879..7） =833.766mm yy=(1150**10**79++8799.7**20..7)//(12200++8799.7)) =544.344mm 根據(jù)組合合截面的的平行移移軸公式式計(jì)算組組合截面面的慣性性矩：IIx=1150**1033/122+100*1550*224.6662+46695000+8879..7*333.6642=2220111500.877mm44。 抗彎截面面模數(shù)W1==IX//（83--54..34）=768802mmm3。 抗彎截面面模數(shù)W2==IX//54..34==405507mmm3。 簡(jiǎn)支梁受受到均布布載荷作作用下的的最大彎彎矩位于于跨中，其其值為：： Mmaax=qql2/8==1.779*1104*1..52/8==5.003*1103(N..m)。 梁的最大大彎曲應(yīng)應(yīng)力σ=Mmaax/WW2 ==5.003*1103/4..05007*110-55 ==1244.188[Mppa] 對(duì)A3鋼鋼，[6ss]==1600Mpaa,所以，梁梁的強(qiáng)度度通過(guò)。 4、模板板的最大大位移 梁?jiǎn)卧牡淖畲笞冏冃瘟浚醇茨０宓牡淖畲笪晃灰啤?根據(jù)公式式[4]]1-1114中對(duì)應(yīng)應(yīng)的受均均布載荷荷簡(jiǎn)支梁梁的位移移公式：：ffmaxx=5qql4/3884EII 式中，EE-彈性模模量，E=22.1**1055MPaa; II-截面的的慣性矩矩，I=22.2**10--6m4; qq-梁受到到的均布布載荷，q=11.677*1004N； LL-梁的長(zhǎng)長(zhǎng)度，l=1..5m；； 將各值代代入上式式： fmmax==5*11.677*1004*1..54/(