反力架计算

11.2、反力架检算书
（1）概况
反力架作为盾构机始发阶段的平衡力系结构，它必须能够承受盾构机始发阶段所提供的始发推力，反力架整体结构以及各细部构件均要求满足施工生产的强度、刚度、稳定性的要求。

兰州地铁轨道交通1号线奥体中心站-中间风井区间隧道反力架主体结构由2根（500x600mm）的立柱和2根（500x600mm）的横梁组成，为了使结构整体稳定性更好则在腹板两侧添加了肋板。

右线反力架主体结构南侧立柱有斜支撑将力传递到在车站结构墙上(在结构墙上提前安装预埋件)，北侧立柱直接用竖梁将力传递至结构墙上（在结构墙上提前安装预埋件）。

（2）检算内容
①竖梁的受力检算
②横梁的受力检算
③支撑的受力检算
（3）检算过程
盾构机推进油缸分上下左右四个区，共计32个油缸，左右区各个8个，上区6个，下区10个，最大总推力为10000KN，其中上区、下区总推力达5000KN/区，左右区总计5000KN/区,四个区可通过调整区压来调整盾构机的分区推力。

①立柱的受力检算
立柱受力计算简图
立柱截面图如下所示：
立柱截面图
立柱剪力图(KN)
立柱弯矩图(KN.m)
立柱结构为超静定结构，按结构力学计算出支撑1、支撑2及支撑3对立柱的反作用力分别为2713.4KN、1776.1KN、557KN，其中截面的最大剪力为1790.8KN,
截面最大弯矩为571.37KN ·m
1、强度验算 Ⅰ.抗弯计算
σmax max x My I =
x I =
（500×6003-460×5403）/12=3.55×10-24
m
σ＝571370×0.27/(3.55×10-2)＝4.352
/N mm <f=2052
/N mm Ⅱ.抗剪计算
立柱既承受弯矩，同时又承受剪力，剪应力的计算公式如下：
v w
f t VS
I τ=
≤
式中：V ——梁的剪力设计值；
S ——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩 其中S=500×30×285+270× 20×135×2=57330003
mm I ——毛截面惯性矩
tw ——腹板厚度为20mm
v f -
抗剪强度，125N/mm2
w t VS I τ=
=1790800×5.73×10-3/(3.55×10-2×0.02)
=14.462/N mm 2
v <f 125/N mm =,故满足要求
III ．梁整体稳定验算
立柱受压翼缘自由长度与宽度之比00203235
4.061650y
l b f ==<
2
205/y f N mm =
故不需要验算立柱的整体稳定性。

立柱支座间距较小，所以立柱的局部稳定性、抗压及挠度均不需验算均能满足施工要求。

②横梁受力检算
Ⅰ.抗弯计算
横梁计算简图如下图所示：
横梁受力计算简图
横梁截面图
横梁剪力图(KN)
横梁弯矩图(KN.m)
横梁承受着盾构机推进油缸下区，结构为超静定结构，截面的最大剪力为2600KN ，截面的最大弯矩为796.24KN ，按简支梁方法计算：
σmax max x My I =
332(500600460540)/12 3.5510x I -=⨯-⨯=⨯4m
σ22
max max 2
7962400.27
6.05/205/3.5510y x My N mm f N mm I -⨯=
==<=⨯
Ⅱ.抗剪计算
横梁既承受弯矩，同时又承受剪力，剪应力的计算公式如下：
v w
f t VS
I τ=
≤
式中：V ——梁的剪力设计值；
S ——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩
其中
33
50030285270201352 5.73310S m -=⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯ I ——毛截面惯性矩
w t --腹板厚度，20mm
v
f ——抗剪强度，1252
/N mm
w t VS
I τ=
=2600000×5.733×10-3/(3.55×10-2×0.02) =212
/N mm <fv=125 2
/N mm ，故满足要求
横梁截面积与惯性矩都较大，且横梁支座间距较小，所以横梁的整体稳定性、局部稳定性、抗压及挠度均不用验算均能满足施工要求。

为增加安全系数，要求将横梁与竖梁满焊为整体，并在竖梁对应横梁后侧加焊多道受力筋板来提高横梁的安全性。

由以上计算可得，兰州地铁轨道交通1号线世纪大道-迎门滩站区间盾构始发托架、反力架均符合施工安全要求。