中央公园东站隧道衬砌台车结构计算书

重庆地铁中央公园站衬砌台车

设

计

检

算

书

中铁四局四公司工地模架中心

一概括

模板台车就位完毕，整个台车模板底缘设一排底托传力道初支底面上。台车适用于重庆轨道十号线中央公园东站隧道；轨枕高度：H=150mm；

钢轨型号为：43Kg/m（H=140mm）或43Kg/m以上；台车长度为7 米，二衬混凝土灌注厚度0.9米，一次浇注成型。模板台车支架如图。计算参照《建筑结构载荷规范》（GB5009-2001）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）、《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）。

模板支架图

二载荷计算

（1）载荷计算

1）上部垂直载荷

永久载荷标准值：

上部混凝土自重标准值：7.0×0.9×16.7×24=2525.04KN

钢筋自重标准值：9.8KN

模板自重标准值：1000KN

台梁立柱自重：97KN

上部纵梁自重：33KN

可变载荷标准值：

施工人员及设备载荷标准值：2.5KN/㎡

振捣混凝土时产生的载荷标准值：2.0KN/㎡

2）中部侧向载荷

永久载荷标准值：

新浇注混凝土对模板侧面的压力标准值：

F=0.22r c t0β1β2v1/2=0.22×25×8×1.2×1.15×10.5=60.6KN/㎡F=r c H=25×10.3=257.5KN/㎡

取两者中的较小值，故最大压力为60.6KN/㎡

有效压力高度h=10.3m

换算为集中载荷：

60.6×1.9×0.9=103.626KN

其中：F——新浇混凝土对模板的最大侧压力；

r c——混凝土的表观密度；

t0——新浇混凝土的初凝时间；

v——混凝土的浇注速度；

H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度；

β1——外加剂影响修正系数；

β2——混凝土坍落度影响修正系数；

h——有效压力高度。

可变载荷标准值：

倾倒混凝土载荷值：2.0KN/㎡

振捣混凝土时产生的载荷标准值：4.0KN/㎡

（2）载荷组合

1）组合1 恒载↓×1.2+活载↓×1.4

2）组合2 恒载↓×1.0+活载↓×1.0

三钢模板设计

钢模板的作用是保持隧洞衬砌混凝土浇注的外形及承担混凝土浇注载荷。钢模板主要有面板、弧形板、支撑槽钢、立筋板、活动铰构成，活动铰将其分成几段，利用连接螺栓合成整理。

A）设计假定：面板弧形板按照双铰耳设计，最大正负弯矩区采用加强措施；面板按四边支撑或三边支撑一边自由板计算。

B）载荷及其组合：顶拱钢模面板的计算载荷包括设计衬砌混凝土浇注载荷、允许超挖及局部过大超挖部分的混凝土浇注载荷和面板的自重等。

q=q0+q1+q2+q3式中q—面板计算载荷；

q0—面板自重，按照初选面板厚度计算；

q1—设计衬砌混凝土载荷，q1=γh；

γ—钢筋混凝土容重；

h—设计衬砌厚度；

q2—允许超挖部分的混凝土载荷（按允许0.2—0.3m计）；

q3—局部过大超挖部分回填的混凝土载荷（不包括允许超挖部分），为

1.2m；

q4—含义同，仅加载部位有异；

q5混凝土侧压力；

q5=γR，+ C；

R，—内部插入振捣器影响半径，采用0.75m；

C—混凝土入仓对模板的冲击力，目前，设计中采用0.2tf/㎡。

（1）模板面板计算

面板是以肋板为支座的连续梁，可简化为五跨连续梁进行计算。按照荷载组合1，取1m宽的板条计算：

对拱顶面板：

q=1.0×1.0×（25×1.0+78.5×0.01）+2.0×1.4=33.6KN/m 对侧墙面板：

q=1.0×1.0×60.6+6.0×1.4=81.12KN/m 取侧墙模板进行验算，取载荷调整系数0.85，有： q=81.12×0.85=68.95KN/m

故：M max =0.105ql 2=0.105×68.95×0.282=0.57KN.m

模板钢材Q235，10mm 厚钢板的截面力学参数截面惯性矩Ⅰ和截面抵抗矩W 分别为：

W=1.6×10-5m ³； I=8.3×10-8m 4； 所以有：

强度验算：σ=

nx

x x W M =90.4N/mm 2 安全

刚度验算：v =0.644ql 4/100EI

=0.644×66.0×0.2864/（100×2.06×105×1.8×10-8） =0.77mm ＜l /250=1.1mm 满足要求 根据计算结果，钢模板面板适合采用10mm 厚的钢板。 （2） 模板肋板计算

横肋板布置按250mm 考虑，计算简图如下：

肋板计算简图

P=0.23×68.95=15.8KN q=0.06KN/m

故：M max =0.125ql 2=0.125×0.06×0.22+0.25PL=0.9KN.m

模板钢材Q235，75×50×6角钢的截面力学参数截面惯性矩I 和截面抵抗矩W 分别为：

W=6.4×10-6m ³；

I=1/12×0.006×0.0753=2.56×10-7m 4

所以有：

强度验算：σ=

nx

x x W M =134.9N/mm 2＜f =215N/mm 2 安全

刚度计算：v =5ql 4/384EI=0.2mm ＜l /250=1.1mm 满足要求 （3） 弧板计算

弧板采用A3δ12钢板，宽度300mm ，加强筋采用75×50×6角钢，中心间距1750mm 。载荷为模板载荷和自重，采用ANSYS 分析内力如下：

工钢梳型模的弯矩图和剪力图

最不利的弯矩和剪力为：

M x =209000N.m V =115000N

弧板的截面力学参数截面惯性矩I 和截面抵抗矩W 分别为： W=1.303×10-3m ³；