隧道二衬台车模板力学设计检算计算书

莫家寨隧道模板台车设计检算
根据台车的使用情况，台车在每一模注浆即将完毕时，整模砼仍处于流体状态时所受作用力最大。

这时台车顶模、侧模、前后端的堵头板及隧道开挖面组成一个封闭的空间，其间的混泥土处于流体状态，故可依据流体力学计算台车的受力。

一、 边墙部分受力分析：
当混泥土处于流体状态时，侧模 只受水平向上的压力，并且，随着混 凝土的逐渐凝固，这种压力越来越小。

8.178.17
8.17
3
3
211 3.32
3.32
3.321. 2.45109.89 2.45109.8960212F pgy ldy ydy y KN
------⎡⎤==⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=⎣⎦⎰
⎰ p -混凝土密度；
g l --重力加速度；台车衬砌长度； 二、 顶拱受力分析：
顶拱混凝土在没有凝固时，对顶拱的作用力可分解为水平压力（F 11）和垂直压力（F ⊥）。

00
9011129032121sin cos 12.45109.8 4.219sin cos241201F pgR l d KN θθθ
θθ=-⎡⎤
=⨯⨯⨯⨯⨯+⎢⎥⎣⎦=⎰
（）R
00
0902
12903212sin 12.45109.8 4.219cos sin 242749F pgR r d KN
θθθ
θθθ⊥=⎡
⎤=⨯⨯⨯⨯⨯-+-⎢⎥⎣
⎦=⎰
l（）sin 当混凝土凝固时，顶拱只承受顶部混凝土的重力，而侧拱不受
0.02
内轨顶面
0.02
力。

这时，顶部混凝土的重力计算如下：
03
782
2.45109.8(4.210.5)
3.142192182360G pvg KN ⨯==⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=
根据以上分析，整个台车的受力可分解为水平受力（F 11）和重力直压力（F ⊥），故有：
111201224022182F KN F KN
⊥=⨯==
三、 台车主要零部件的强度校核
1. 上部台架立柱（4×7+4）
2182159.8
72.8.32
F N KN n ⊥+⨯=
== [说明：
15×9.8为拱板重量]； 而[σ]=235MP a 3
4
72.81028.925.1510
N MPa s σ⨯===⨯；σ＜[σs ]；故满足强度条件。

2、顶升千斤（主要承受竖直方向的压力共有6+2+4=12根）
2182159.8194.1.12
F N KN n ⊥+⨯=
== 3
226194.11082.5114100104
a N MP s σπ-⨯===-⨯（）
而[σ]=235MP a ；σ＜[σs ]；故满足强度条件。

3.侧向千斤和上部台架横梁（共有6×4+7+12/3=35根）
3
226
68.61040.1114100104
a N MP s σπ-⨯===-⨯（）
而[σ]=235MP a ；σ＜[σs ]；故满足强度条件。

4.大型结构件的强度校核。

240268.6.35
F N KN n ⊥=
==
大型结构件的受力特点：大型结构件除受到压力外，还承受附加弯矩。

（1）.上纵梁：
772.8509.6F KN =⨯=（）
3509.610 3.1[]235.90.016(0.2340.0127)
S F MPa MPa S σσ⨯===<<=⨯+⨯⨯满足
强度条件。

2
33211222121222332
22
333
98
221212422164682501616225016242250161212460484.272.810 2.70.248482061060484.210X A X b h b h h h h I I I A A cm pl f mm
EI -⎡⎤⎛⎫
=+=+-++⎢⎥
⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦
⎛⎫⨯⨯=+-⨯⨯+⨯⨯ ⎪
⎝⎭=⨯⨯===⨯⨯⨯ （2）.门架横梁
72.84291.2F KN =⨯=
3
291.210 4.2[]2350.016 3.50.0120.2844
s F MPa MPa S σσ⨯===<=⨯+⨯⨯。

故满足强度条件。

同时横梁还承受弯矩，求出其截面沿X 轴的惯性矩I X 如下：
2
33211222121222332
24
221212422164683001616230016152300161212413636.0X b h b h h h h I I I A A cm ⎡⎤⎛⎫
=+=+-++⎢⎥
⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦
⎛⎫⨯⨯=+-⨯⨯+⨯⨯ ⎪⎝⎭=
()()22322
98
23448145.6100.6423 3.540.64482061013636102.4A px
f l x EI
mm -=⨯
-⨯⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=
（3）、门架立柱：
门架立柱受压力和弯矩作用。

2182189.8
295()8
N KN +⨯=
= [说明：18×9.8为台车自身的部分
重量]
3
2951021.2[]2350.30.01620.2680.016
S N MPa MPa S σσ⨯===<=⨯⨯+⨯
故满足强度条件。

同时，立柱还承受弯矩，假其截面沿Y 轴的惯性矩如下：
2
33211222121222332
2212124221626816300
2
12127209.1y b h b h h h h I I I A A cm ⎡⎤⎛⎫
=+=+-++⎢⎥
⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦
⨯⨯=+= 承受弯矩作用最大的立柱是台车前后两端的四根柱。

由于这四根柱与下纵梁行走机构组成一体，故承受下部两侧向千斤顶F 1、F 2的作用。

同时还承受地面对枕木的摩擦立f 。

168.6F = 0268.6
cos4516.23
F KN =
=
()()33389
29516.20.2577.81068.616.277.8 2.05
2222067209.11010
A f uN KN
ml f mm EI -==+⨯=⨯+-⨯===⨯⨯⨯⨯ （4）、门架小横梁 小横梁只承受压力F
68.62137.2F KN =⨯=
3
4
137.21027.3225.1510
F MPa S σ-⨯===⨯⨯＜[]235s MPa σ= 故满足强度条件。

（5）基础千斤顶 基础千斤顶只承受压力
2182259.8
303.48
F KN +⨯=
= [说明：25×9.8为台车全部重量]
3
226303.410128.9[]235114100104
s N MPa MPa s σσπ-⨯===<=-⨯（）
故满足强度条件。

强度校核到此完毕！
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