Φ6280mm复合式盾构机盾体吊耳结构设计与受力对比分析
盾构机结构与性能分析及改进研究
盾构机结构与性能分析及改进研究盾构机是一种用于地下隧道和管道施工的重要设备，它具有高效、安全、环保等优点，被广泛应用于城市地铁、交通隧道、水利工程等领域。
本文将对盾构机的结构和性能进行分析，并提出改进研究的方向。
首先，我们需要了解盾构机的基本结构。
盾构机主要由盾体、刀盘、主驱动机构、推进系统、托盘输送系统、供电系统、控制系统等部分组成。
盾体是盾构机的主体结构，用于支撑和保护刀盘，同时也承受巨大的推力。
刀盘是盾构机破碎岩石和土壤的主要工具，具有多个刀具，能够旋转和推进。
主驱动机构提供动力和转矩，驱动刀盘执行工作。
推进系统是盾构机施工的核心部分，它通过使刀盘和盾体相对运动，实现推进的目的。
托盘输送系统用于将挖掘出的土和岩石通过螺旋输送机或链式输送机运出隧道。
供电系统为盾构机提供电力，控制系统负责盾构机的操作和监控。
接下来，我们将对盾构机的性能进行分析。
盾构机的性能主要包括施工效率、安全性和环保性。
施工效率是衡量盾构机性能的关键指标之一，它取决于推进系统的工作效率、刀盘的破碎能力、排土系统的输送能力等因素。
安全性是盾构机运行过程中至关重要的性能指标，主要包括盾构机的稳定性、防火、防爆等措施的完备性，以及作业人员的安全教育和培训等方面。
环保性是现代工程设备所必须考虑的重要因素，盾构机在施工过程中应尽可能减少噪音、振动和尘土的产生，以保护生态环境。
针对盾构机的结构和性能分析，我们可以提出一些改进研究的方向。
首先，可以提高盾构机的整体结构刚度和稳定性，采用更先进的材料和结构设计，以增加盾体对外界力的抵抗能力。
其次，可以提高刀盘的破碎能力和转速，改善刀具的耐磨性能，加强刀盘的冲刷和排土能力，以提高盾构机的施工效率。
另外，可以优化盾构机的推进系统，提高推进速度和精度，减少系统故障和停工时间。
同时，可以改进托盘输送系统，增加输送能力和精度，避免土和岩石的堵塞和堆积。
还可以继续研究盾构机的供电系统，提高供电稳定性和能效，减少能源的消耗和排放。
关于耳板式吊耳设计校核的探讨
（ 一） 式 ５
大， 完全有可 能超 过其 承压 许用 应力值［ ， 从而导致 吊耳材料 的失效而发生事故 。所 以且不说 平常我们技术人员验算耳 板强 度 的方法正确与否 ，但就其根本不 考虑耳孔的承压强度 问题是
绝不可行的 。
同样 因为耳板 的结构和受力是对称 的，故转角 应该等于
多 人 员 对 其在 强 度 上 的校 核 存 在 着 方 法 上 的 严 重 错误 ，虽 然 到
图 １耳板式吊耳示意图
目前为止还没有产生过大的意外 ，但却是危及吊装安 全的潜在 隐患 。本文主要论述耳板式 吊耳本体在设计受力方向上的受力
２ １存在 问题的计算方式 ．
按照我们部分技术人员通常的验算方法为 ： 取动 载系数 ｋ １ １ （ ＝ ． 吊立过程取 ｋ ． ，水 平吊运过程取 ＝１ １
而 Ａ钢 ：＝ ＝磐＝０ａ 对 ３有 手 ：Ｍ １Ｐ ８
因为 有 ｏ ６ ． ａ［＇ １Ｏ ａ ＇ ９８ ＜ｏ＝ ８ ＭＰ ＝ ＭＰ ］
（ ２ ）耳板式 吊耳设计时对 耳孔的要 求应该是机加工 ，这就
对 耳 孔 的表 面 加 工精 度 有 一定 的要 求 ， 实 际 工 作 中 ， 工 人 员 而 施 往 往从 加 工 成 本 考 虑 ， 常 用火 焊 切 割 的 方 法 代替 机 加 工 。 经
续 发展 。
Ｒ１ ０ ｍｍ，＝ ５ ＝１５ ｃ ２ ｍｍ，＝ ２ ｒ ４ ｍｍ， 材料为 Ａ３ ， 钢 同时假设销轴与 吊耳孔为间隙配合 ， 根据此条件求解危险截面 的应力。
吊耳 是 设备 吊装 过 程 中最 直 接 的受 力 部 件 ，常 用 的 形 式 分
为耳板 式和管轴式，分别应用在 中小型和大 中型的设备 吊装工 程 中， 且耳板式较管轴式应用 范围更广 一些， 应用时常常是根据
盾构始发反力架结构设计及应用效果分析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｂ ｙ ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｌ ａ ｕ ｎ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｚ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｎ ｏ ． ２ ｂ ｉ ｄ — ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｅ ａ ｓ ｔ
关 键词 ：盾 构始发 ；反 力架 ；结构设 计 ；支撑 ；弯矩
中图分类号 ：Ｕ ４ ５ ５ ． ４ ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编 号：１ ０ ０ ０ — ０ ８ ６ ０ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ ６ ６ ． ０ ５
Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｌ ａ ｕ ｎ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ａ ｍｅ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｉ ｔ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆｅ ｃ ｔ
ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ａ ｍｅ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ， ｐ ｏｖ ｒ ｉ ｄ ｅ ｓ ａ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍ ｉ ｌ ａ ｒ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｙ ｓ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍ ｅ ．
Ｍ ａ ｉ ｎ Ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｒ ｙ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ － ｔ ｏ — Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｒ ｊ ｅ ｃ ｔ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｃ ｋ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｌ ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
盾构机的主要部件及技术参数
盾构机的主要部件及技术参数（一）盾构机主要部件盾构机主要部件1、盾体综述盾体根据本工程工况设计，盾体设计为梭型，即前盾直径〉中盾直径〉尾盾直径。
盾体包括三个主要组件：前盾、中盾、盾尾（1）前盾前盾由壳体、隔板、主驱动连接座、螺旋输送机连接座、连接法兰等焊接而成。
主要设计特点如下：①切口耐磨设计及固定搅拌棒前盾前部设计为锥形，并焊有耐磨层，增加耐磨性。
为了改善渣土的流动性，土压仓内隔板上设有两个搅拌棒，每个搅拌棒中间有一个注入添加材料通孔，加上隔板上两个加料孔共四个，其中两个搅拌棒注泡沫，另两个注膨润土。
搅拌棒强制搅拌渣土和添加材料，增加和易性。
搅拌棒表面用耐磨焊条网状堆焊，增加耐磨性。
隔板上有6个铰接式水平超前注浆孔，一个固定式水平注浆孔，满足地质水平加固的需求。
②前舱门人舱内部压力隔板上部设有Φ600mm前舱门孔和一个前舱门。
工作人员通过前舱门进入开挖仓检查更换刀具及处理仓内问题。
③土压传感器开挖仓内配置了6个土压传感器，可将压力信号传给PLC 并直观的显示在主控室内的显示屏上。
④其它隔板上设有一个电液通道和一个水气通道，当维修人员进入土压仓内维修刀盘或者更换刀具时，电液通道给土压仓内提供低压照明电源和焊接电源,水气通道给土压仓内提供切割部件所需的氧气和乙炔以及人员应急呼吸的新鲜空气。
此外隔板上还开有保压孔、进水孔、排水孔等，盾壳壁上设有6个膨润土接口。
（2）中盾中盾和前盾之间采用螺栓连接，中盾主要由连接法兰、两层隔板和米字梁组成。
主要设计特点如下：①铰接密封中盾和盾尾之间采用被动铰接形式，设计有两道密封，一道为橡胶密封，一道为紧急气囊密封。
正常情况下，橡胶密封起作用。
在异常情况下，或者橡胶密封需要更换时，使用紧急气囊密封。
在密封环端部设置压紧块，在压紧块和橡胶密封之间设置挡条，在端部利用调节螺栓使挡条压紧橡胶密封。
压紧的程度可用拧动螺栓进行调整。
图8.1 铰接机构示意图铰接部位设有三种注入口：A孔：用于向铰接密封加注油脂，防止铰接密封的渗透泄漏，沿圆周有6个。
盾构机结构与性能的研究
盾构机结构与性能的研究一、盾构机结构的研究进入21世纪以来，盾构机作为一种新型的地下隧道掘进设备，得到了广泛的应用。
盾构机的结构设计是保证其正常运行和长期稳定性的关键。
在盾构机结构研究中，主要包括以下几个方面的内容：机体结构设计、推进系统设计、导向系统设计、刀盘结构设计等。
1. 机体结构设计盾构机的机体结构设计是保证整个设备能够承受地下压力、振动和扭矩等复杂工况的重要部分。
机体结构的设计需要考虑到材料的强度和耐久性，有限元分析可以帮助工程师模拟盾构机在各种工况下的受力情况，从而不断优化机体结构，提高其稳定性和安全性。
2. 推进系统设计推进系统是盾构机能够进行正常挖掘和推进的关键。
推进系统设计需要考虑到盾构机在推进过程中所受到的土压力、水压力和摩擦力等。
合理的推进系统设计可以减少能源消耗，提高盾构机的工作效率。
在推进系统设计中，还需要考虑跟进泥水平衡、膨润土平衡以及掘进压力平衡等因素。
3. 导向系统设计导向系统是盾构机保持稳定推进方向和姿态的重要组成部分。
导向系统设计要考虑到隧道的地质条件、盾构机的受力情况和导向系统的可靠性等。
在导向系统设计中，需要选择合适的导向器和导向辅助系统，以确保盾构机在复杂的地质条件下仍能准确推进，并避免地面沉降等问题的发生。
4. 刀盘结构设计刀盘是盾构机的核心部件，直接参与地层的掘进和破碎工作。
刀盘结构设计需要考虑到刀盘的强度和刚度，以及刀盘刃具的磨损和更换等。
优化刀盘结构可以提高盾构机的工作效率和寿命，减少故障和维修的频率。
二、盾构机性能的研究盾构机的性能研究对于提高地下工程的施工效率和质量具有重要意义。
盾构机的性能主要包括推进效率、适应性和可靠性等方面。
1. 推进效率研究推进效率是衡量盾构机性能的重要指标之一。
盾构机的推进效率受到多种因素的影响，包括盾构机的结构参数、地层的物理特性、地下水的压力和含水量等。
研究盾构机的推进效率可以帮助优化盾构机的结构设计，提高施工效率。
盾构机受力计算及始发结构设计
盾构机受力计算及始发结构设计【内容提要】本文重点从分析盾构机在始发阶段的受力入手，设计盾构机的始发设施（始发托架、反力架）及其固定，提出对盾构机掘进参数的控制要求。
【关键词】隧道、盾构、始发、始发托架、反力架前言随着技术进步、综合国力的增强，盾构法越来越多地被国内地铁界所接受，上海、广州、南京、北京、深圳、天津、西安、成都、沈阳、杭州、青岛等城市都使用这种方法。
上海地铁是国内最早采用盾构施工的，且大部分工程都是利用盾构完成的。
虽然盾构有许多成功的工程实例，但是使用这种方法也有较大的风险。
而且使用盾构，在对洞口进行加固处理的始发阶段出问题的概率很高，即使是非常有经验的承包商也常会发生类似事故。
本文通过分析成都地铁1号线一期工程盾构施工2标，人民北路站至天府广场站区间的施工及地质情况，从盾构机在始发阶段的受力入手，设计盾构机的始发设施（始发托架、反力架）及其固定，提出对盾构机掘进参数的控制要求。
1工程地质情况简介成都地铁1号线一期工程盾构施工2标，人民北路站至天府广场站盾构区间，第一台盾构机从始发井（右线）南端向南始发掘进，到达天府广场站调头至左线，再从左线向北始发，到达骡马市站后盾构机过站，到达文武路站后盾构机转场，到人民北路站吊出完成左线盾构掘进；第二台盾构机从始发井（右线）北端始发到达骡马市站过站，到文武路站转场，到人民北路站吊出完成右线盾构掘进，见图1线路平面示意图。
整个盾构区间左、右线盾构吊装与拆除4次、调头1次、过站2次、转场2次。
成都地铁人-天区间两台盾构机在右线始发井各有一次盾构始发起点，总共7次始发，根据每次各100m的始发掘进地段的地质条件和线路平、纵断面设计，分析盾构机的掘进受力，对于正确设计、固定盾构机的始发设施，合理提出始发阶段盾构机掘进参数的控制是十分必要的。
图1线路平面示意图2盾构机始发阶段的受力2.1盾构机始发前的受力始发前盾构机处于+0.6845%变坡点附近，整个盾体支承在始发托架上，盾构主机仅有重力G 约3200kN作用在始发托架上，重心距刀盘面约2.7m，刀盘悬臂置于托架前端，托架前端离始发掘进面（围护结构外侧面）约1.8m。
盾构机吊装用新型吊耳的研制
３ 新 型 吊耳 的 强度 校 核
３１ 荷 载 的 确定 ．
焊接式吊耳改成可拆卸式的、用高强度螺栓组连接的 吊耳 ， 新型吊耳的结构 ， 如图 ２ 所示。 在图 ２中 ， 吊耳的主 吊耳板焊接在底板上 ，主吊耳板 的
小松盾构机 的切 口环重 ９ ， 用两点 吊， ０ ｔ采 吊耳安装位 置如图 ５ 示。钢丝绳长 ６ ｍ 与竖直线 的夹角为 ５６ 主 所 ， ．。， 吊耳板倾斜倾斜方 向与钢丝绳方向一致。 吊钩受到的拉力：
ｆ ｉ ｌ ａ ｈｉ ｏｒＳｈ ｅ ｄ Ｍ ｃ ｎｅ
口 滕 延锋
（ 上海市机械施工有限公司 ２ ０ ７ ） ０ ０ ２
【 要】 摘 为适应 大型盾构机的 吊装需要， 制了一种能够快速安装和重复使 用的盾构机 吊装 专用 吊耳 。吊耳 由主 吊耳板 、加 研
强板 和底 板焊接 而成 ，在 底板 上钻有供 高强螺栓组连接 用的通孔。 吊装 时通过 高强螺栓组将 吊耳底板 与盾 构机 外壳连接在 一 起 。盾构机组装 完成后拆 除吊耳 ， 用密封销轴将盾构机外 壳上的螺栓孔 堵牢。实践证 明，该新 型 吊耳拆装 方便 ，使 用可 靠， 使
利 用有限元分析软件 Ａ ＳＳ 对 吊耳建立的分析模型如 ＮＹ ，
焊缝强度 ： 丁 ４ Ｐ ＝ｆ １Ｍ ａ －＝ ｆ＜［ ６ Ｐ ， ｖ 朋＝ ５ Ｍ ａ满足要求 。 吊耳螺栓的受力简图如图 ８所示。
图 ７ 主 吊耳板的焊缝
招
＜［ ］ ０ Ｐ ， ＝１０ Ｍ ａ 满足要 求。
工的水平要求很高 ， 现场 的工作 条件 差 ， 接质量难 以控制 焊
并且焊接工作量极大。其次 ， 每次盾构机 下井安装好之后还 需将 吊耳切除并打磨 干净 ， 切除后的吊耳 由于受损而难 以多 次使用。最后 ， 多次在盾构机外 壳上进行焊接和切割 吊耳容 易使盾构机外 壳的表面 受损 ， 材料 的可 焊性 变差 ， 机械强度 降低 ， 影响结构性能。
盾构机械结构设计与优化研究
盾构机械结构设计与优化研究一、引言盾构机是一种用于隧道掘进的机械装备，具有高效、安全、环保等优点，广泛应用于城市地铁、水利工程等领域。
盾构机的机械结构设计与优化是提高盾构机性能和运行效率的关键。
本文将对盾构机械结构设计与优化进行研究，探索如何提高盾构机的工作效率和降低故障率。
二、盾构机的机械结构设计1. 隧道截面形状优化隧道截面形状在盾构机设计中起着重要的作用。
合理的截面形状可以提高掘进效率和施工质量。
通过力学分析和数值模拟，优化盾构机的截面形状，使其在掘进过程中受力均匀，减少振动和能耗。
2. 前导刀盘设计前导刀盘是盾构机中的重要部件，可以引导刀盘在岩石地层中准确掘进。
通过改善刀具结构、优化刀具布置和加强前导刀盘的导向能力，可以提高盾构机的掘进速度和刀具寿命。
3. 主刀盘结构设计主刀盘是盾构机中的关键组成部分，直接影响盾构机的掘进效率和稳定性。
通过合理设计主刀盘的刀具布置、改善刀具材料和结构强度，可以提高盾构机的掘进速度和穿越能力。
4. 履带、机架和传动系统设计盾构机的履带、机架和传动系统是支撑和驱动盾构机运行的重要结构。
通过优化履带的接地面积、增强机架的刚度和改善传动系统的传动效率，可以提高盾构机的行走稳定性和运行效率。
三、盾构机械结构的优化研究1. 结构材料的选择与优化盾构机在掘进过程中承受着复杂的地质力和机械载荷，因此选择合适的结构材料对于提高盾构机的强度和耐久性至关重要。
研究不同材料的力学性能和经济性，选择最佳的结构材料，既能满足盾构机的工作需求，又能降低材料成本。
2. 结构刚度与轻量化设计盾构机在掘进过程中需要面对各种地质条件，因此机械结构的材料选择和刚度设计要兼顾重量和稳定性。
通过采用轻量化结构设计，合理配置结构件的刚度和优化配重方案，提高盾构机的灵敏度和稳定性。
3. 液压系统的优化设计盾构机的液压系统是其关键的动力传动系统之一，直接影响盾构机的掘进速度和稳定性。
通过优化液压系统的控制策略、改进液压元件的布局和提高液压系统的工作效率，可以提高盾构机的掘进速度和刀具寿命。
盾构机轴承系统的优化设计与分析
盾构机轴承系统的优化设计与分析引言：盾构机是一种用于地下工程中的重要工具，它通过挖掘地下隧道来完成各种任务，例如地铁建设、水利工程等。
在盾构机运行过程中，轴承系统起着至关重要的作用，它支撑并保证机器的正常运转。
因此，对盾构机轴承系统进行优化设计与分析具有重要的理论和实践意义。
一、盾构机轴承系统的要求1. 轴承承载能力：盾构机在运行过程中承受着巨大的载荷，轴承系统需要具备足够的承载能力，以确保盾构机的稳定运行。
2. 精度和可靠性：盾构机作为重要的工程设备，对于运行过程中的精度和可靠性要求极高，轴承系统需要具备较高的精度和可靠性。
3. 寿命和可维护性：盾构机通常需要长时间不间断运行，并且运行环境恶劣，轴承系统的寿命和可维护性也是一个关键指标，减少维护次数和成本。
二、盾构机轴承系统的优化设计1. 材料选择：根据盾构机的工作条件和承载需求，选择适宜的轴承材料是优化设计中的重要步骤。
常用的轴承材料有金属材料、陶瓷材料等，可以根据具体情况选择最适合的材料。
2. 结构设计：通过优化轴承系统的结构设计，如改变接触角度、提高受力均匀性等方式，可以提高轴承系统的承载能力和工作效率。
3. 润滑和密封设计：合理的润滑和密封设计可以减少轴承系统的摩擦和磨损，延长轴承的使用寿命。
选择适当的润滑剂和采用先进的密封技术是关键。
4. 系统稳定性分析：通过数值仿真和实验测试等方法，对盾构机轴承系统的稳定性进行分析，以确保系统在运行过程中的可靠性和稳定性。
三、盾构机轴承系统的分析方法1. 实验测试：通过在实验室或工地环境中进行盾构机轴承系统的实际测试，获取系统的工作数据和特性参数，从而进行系统分析和优化设计。
2. 数值仿真：利用计算机辅助设计和仿真软件，对盾构机轴承系统进行数值模拟，分析系统在不同载荷条件下的运行状态和特性，优化设计方案。
3. 故障诊断：通过对盾构机轴承系统的故障现象进行观察和分析，利用故障诊断技术，找出故障的原因，并提出相应的修复措施，进一步优化盾构机轴承系统的设计。
隧道复合式衬砌受力分析及施工优化论述
隧道复合式衬砌受力分析及施工优化论述摘要：近年来，以客运专线为重点的全国铁路网建设已经全面展开并得到了蓬勃发展，铁路隧道建设数量和总长度均位居世界第一。
隧道建设规模的日益扩大与隧道建设理论不完善的矛盾日益突出，以经验设计方法为主导的隧道设计理论将迎來巨大的挑战。
本文重点关注隧道二次衬砌支护结构，通过理论分析、工程试验和数值计算相结合的技术手段对二次衬砌结构力学特性展开深入研究，对二次衬砌结构设计方案的优化提供借鉴。
（1）通过理论计算机ANSYS数值模拟得到，在V级围岩结构中，衬砌在拱顶及拱腰位置大偏心受压，安全系数最低，最容易产生破坏。
（2）通过在大尖山隧道现场进行的二次衬砌背后受力监控量测，深入分析了二次衬砌背后受力的时空分布特点，指出在二次衬砌拆模时，此时初支、二次衬砌间的接触压力达到峰值，二次衬砌处于最不利受力状态；通常在二次衬砌拆模后一周左右的时间，二次衬砌受力达到稳定；指出由于拱顶混凝土填充不密实，二次衬砌拱顶处接触压力较小。
（3）综合数值模拟及现场实测数据结果分析，针对二衬受力薄弱环节及传统二衬施工工艺不足的问题，对二衬浇筑工艺进行了全面优化设计，对同类工程的修建具有较好的借鉴作用。
关键词：隧道；二次衬砌；数值模拟；监控量测一、复合式衬砌受力研究目前多数的隧道工程衬砌设计仅是针对支护结构中的二次衬砌，采用荷载结构模式，让衬砌承受来自围岩的主动与被动荷载，按照现行规范中已制定的深埋按照塌方高度计算、浅埋按照临界高度来计算的荷载计算方法，验算衬砌强度，优选合理的衬砌厚度或配筋率。
随着新奥法的引入和岩体力学的发展，地层结构法开始被应用，隧道围岩不再被单纯地看作荷载，也被看成是隧道支护系统的组成部分，将隧道围岩、荷载与支护结构视为三位一体的系统。
传统的矿山法也采用与喷锚构筑法类似的喷锚支护体系，只是把喷锚支护当作了取代传统支架作为确保施工安全的一种临时支护措施，而模筑混凝土衬砌的厚度依然如故，这不能不说是一种巨大的浪费，基于喷锚构筑法的二次衬砌作为保障安全储备的必要手段，比之传统意义上的模筑衬砌厚度应有所减薄，保证隧道安全的情况下在造价上也会有所降低。
Φ6280mm复合式盾构机盾体吊耳结构设计与受力对比分析
Φ6280mm复合式盾构机盾体吊耳结构设计与受力对比分析【摘要】本文通过对盾构机盾体四种形式的吊耳进行结构设计和强度分析，并对这四种吊耳的优缺点进行对比，指导施工现场工人针对不同需求选择相应吊耳，盾构机吊耳进一步优化设计提供理论参考依据。
【关键词】盾构机吊耳；结构设计；有限元分析引言盾构掘进机[1]是一种专门用于开挖隧道的大型成套工程设备，由于具有快速施工、安全、经济、环保和劳动强度低等优点，作为安全高效的隧道施工机械在城市地下铁道、管线等隧道隧洞工程中得到越来越广泛的应用。
盾构技术复杂，单件重量大，盾构机在制造、组装、拆机、运输以及始发过程中对吊装技术要求高[2]。
因此，合理选择吊装设备是安全施工的重要保证。
本文我们对盾构机常用的几种吊耳进行结构设计和有限元分析，总结出这几种吊耳的优缺点，便于指导现场工人选择。
1.盾构机吊耳力学模型盾构机前盾总成（含设备）110T，前盾起吊吊耳四个，并关于盾体重心对称布置，每个吊耳设计载荷40T。
吊装钢丝绳[3]长度在6米～11米之间，钢丝绳直径40mm以上。
所有吊耳焊缝焊接质量评定按《GB/T 12469》执行，焊缝外形尺寸应按《GB/T7949》执行，并按《GB 11345-2013超声波探伤记录表》填写有关探伤报告。
盾构机在吊装时如图1所示，钢丝绳按照6m选取，钢丝绳与竖直方向成39°角，吊耳具体受力如图2所示。
2.盾构机吊耳结构设计计算及有限元分析2.1 筋板型焊接式吊耳2.1.1吊耳结构形式。
主吊耳焊接在盾壳上，两件筋板（与主吊耳和盾壳焊接，如图3所示。
2.1.2吊耳有限元分析。
吊装吊耳按照受力40T，约束盾壳端面，建立1∶1吊耳几何模型。
分析时耳板受力按照图2中F向建立等效受力模型，并进行有限元分析。
分析结果如图4、图5所示，吊耳最大等效应力为203mPa，位于耳板中部，吊耳耳板平均应力在150mPa左右，最大变形1.07mm。
吊装吊耳基体材料为Q345B，材料的屈服强度345mPa，故该形式吊耳基本满足要求。
盾构关键部件盾体介绍
被动铰接式
中凹式（主动铰接+被动铰接）
我们公司现阶段生产的盾构主要是针对地铁隧 道而设计的复合式土压平衡盾构（EPB），其 型号有ZTE6250以及ZTE6410。以此种类型盾
构为基础可以延伸设计出小直径以及大直径超 大直径
下面我将从整体、前盾、中盾、盾尾等几个方
面介绍盾体的结构以及设计思路
压力为4.0bar，工作压力为3bar， 有两个舱室，主舱可以容纳三 位工作人员乘坐，副舱可以容 纳两位工作人员乘坐。
3.推进油缸
推进油缸行程=K块搭接时长度+安装余量
3.1推进油缸固定方式
固定式
不可调节
自适应式
自适应式
铁建重工DZ005西安地铁盾构
盾构试验台
台山泥水盾构
要点：推进油缸推力
中心与管片中线重合、 铰接油缸分布直径尽 量大
1.2.1H架
H架的形式一般有两种：可拆式、不可拆式
（或者称整体式）
主要作用：支撑管片拼装机，调节推进油缸与
管片拼装机之间的相对位置
H架形式
可拆式
可拆式
不可拆式
1.3前盾
布置：水气、电气等
管路接口，刀盘、人 员舱、主驱动、螺旋 输送机、管片拼装机 接口，防涌门
1.总体
盾体分为前盾、中盾、
盾尾三大部分，一般 设计成前大后小的锥 形结构，主要是易于 盾体通过隧道防止其 卡死在隧道内。转弯 方式我们公司采用的 是被动铰接
总体设计关键点：
根据地质条件计算出盾 构所需配置的推进力以 及转弯铰接力，确定出 推进油缸、铰接油缸的 数量 再根据管片的纵向连接 螺栓数量确定推进油缸、 铰接油缸的布置 铰接油缸行程的中点为 盾体转弯时的不动点 推进油缸完全缩回时撑 靴端面与管片拼装机抓 取管片行走至最前端时 的管片前端面重合 刀盘背面与前盾隔板的 空间 人员舱安装空间 主驱动安装空间 螺旋输送机安装空间 电驱动时扭矩轴的安装 空间 洞内外拆装可行性
大直径盾构反力架受力分析与结构优化
大直径盾构反力架受力分析与结构优化周航，李景浩（中铁科工集团轨道交通装备有限公司，湖北武汉 430223）［摘要］采用Soldworks、ANSYS Workbench软件对大直径盾构反力架进行联合仿真优化。
在静力条件下，模拟最不利工况，施加极限荷载，对其重量、应力等参数进行分析，在满足结构强度的条件下，以反力架质量最小进行结构优化。
优化后的结构最大应力为262MPa，最大变形为8.5mm，总质量为278.8t，在最大应力和最大变形无明显增大的情况下，总重量减轻12.9%。
该反力架已成功用于项目始发，为后续同类型工程提供参考。
［关键词］大直径盾构；反力架；有限元；结构优化［中图分类号］U455.43 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2021）09-0061-04Stress analysis and structural optimization of reaction frame for large diameter shieldZHOU Hang，LI Jing-hao随着城市轨道交通发展，各地对地铁、过江隧道等地下轨道交通工程的投入越来越大，其中大直径隧道的占比也逐年增加。
在大直径盾构始发时，由于盾构掘削面积的增加，推进过程中盾构外壳与地层、管片与盾尾间的摩擦阻力增大［1］，对盾体配套反力架的设计、制作与安装都提出了更高要求。
目前对反力架的研究大多是针对φ6～φ9m 左右的盾构工程，对φ12m级的大直径盾构反力架的研究较少［2-6］。
本文以大连地铁5号线梭鱼湾南站φ12.2m大直径盾构始发反力架为工程背景，利用Solidworks对φ12.2m大直径盾构始发反力架进行参数化建模，再导入ANSYS Workbench中，基于响应面分析法对结构进行优化设计，可为今后同类型结构设计提供参考。
1 工程概况大连地铁5号线全长24.484km，其中04标段工程为4站3区间，分别为青泥洼桥站、青泥洼桥站-火车站区间（单线长764m）、火车站、火车站-梭鱼湾南站区间（单线长3317.044m）、梭鱼湾南站、梭鱼湾南站-梭鱼湾站区间（单线长965m）、梭鱼湾站。
吊耳焊缝应力分析及其结构设计
吊耳焊缝应力分析及其结构设计吴和保;龙玉阳;胡汉华;余经炭【摘要】In order to explore the crack at the end of lifting lug, the finite element analysis software was used to analyze stress-strain process of lifting lug welding and stress distribution on weld section was displayed. When diameter of can-body is, 1400 millimeter and maxximum tensile stress of weld at the end of lifting lug is 148.98 MPa,which is greater than the allowable tensile stress,the crack at the weld seam is formed easily. By using reinforcement plate, the maximum tensile stress on weld dangerous section decreased to 77. 08 MPa to prevent weld cracking effectively.%为探究吊耳根部焊缝开裂现象,采用有限元分析软件对吊耳焊缝的应力应变过程进行分析,得到焊缝截面上的应力分布规律,罐身直径1400 mm的中药提取罐吊耳根部焊缝承受最大拉应力为148.98 MPa,其大于焊缝许用应力,焊缝易产生裂痕.通过加入补强筋板的方式,使其危险截面最大应力值降至77.08 MPa,有效地预防了焊缝开裂.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2012(034)004【总页数】3页(P69-71)【关键词】焊缝;应力;有限元分析【作者】吴和保;龙玉阳;胡汉华;余经炭【作者单位】武汉工程大学机电工程学院,湖北武汉430074;武汉工程大学机电工程学院,湖北武汉430074;武汉纽威制药机械有限公司,湖北武汉430065;武汉纽威制药机械有限公司,湖北武汉430065【正文语种】中文【中图分类】TB1150 引言提取罐吊耳是开门机构驱动的支撑部件，它通过自动控制的气缸实现罐体卸料门的开启和关闭.卸料门的开关过程中，吊耳承受着较大的交变应力作用，工程实践中，常常容易出现吊耳底部与筒壁焊接处焊缝开裂现象，严重影响提取罐的正常运行和操作安全.提取罐属于压力容器，设备运行安全系数要求较高，焊缝开裂的预防就显得尤为重要，为了准确预测开裂源的位置，本文通过力学计算和有限元软件全面分析研究了吊耳根部焊缝的应力分布特征和裂纹形成机理，确立了应力大小与焊缝尺寸的关系，并提出了防止焊缝开裂的优化设计方案.1 吊耳根部焊缝强度分析卸料门的开关过程是一个匀速运动，中药提取完成后，容器内部压力卸除，锁紧缸快开开关打开瞬间，吊耳根部所受拉应力最大.如图1所示.图1 排渣门受力简图Fig.1 Free-body diagram of slagging door由杠杆平衡条件得：FQA·l1=G·l2以启闭缸吊耳为研究对象，现对其进行受力分析，作用在吊耳上的力FQA，表现形式为对吊耳的弯矩，吊耳与补强板的焊接方式为连续角焊，焊缝宽度为6 mm，焊缝截面为矩形框，如图2所示.图2 焊缝截面图Fig.2 Diagram of weld section矩形框惯性矩为Ix=1.34×10-5 m4抗弯截面系数[1]：最大拉、压应力：根据强度设计准则：其中：σ为角焊缝许用应力，n为安全系数.查表[1]得：角焊缝拉伸、压缩、弯曲许用应力[σ]=118 MPa，安全系数按抗断裂计算取n=4.那么σ·n=148.98 MPa>[σ]该截面处的理论拉应力大于许用应力，该截面是危险截面，且根据焊缝断裂原因以及弯矩的作用形式，分析知最大拉应力位于矩形框下截面.2 基于有限元软件的吊耳根部焊缝模拟为了深入分析焊缝产生裂痕原因，采用有限元软件建模[2-4]，进行网格划分和有限元的计算，得出吊耳根部应力分布图，如图3所示.其中，吊耳尺寸为238×180×50，底板尺寸为320×180×8，材料均为Q235，吊耳与底板采用角焊形式，焊条牌号J427，焊缝高度为8 mm.图3 焊缝截面应力分布图Fig.3 Diagram of stress distribution on weld section 由上图分析可知，由于受转矩作用，矩形焊缝框一端受拉应力作用，一端受压应力作用，且最大应力位于矩形框下端，σmax=60.809 7 MPa，与理论分析相符.3 防止焊缝开裂的措施在最危险截面处，增加一块补强筋板.如图4所示.图4 吊耳俯视图Fig.4 Vertical view of lifting lug加上补强板后，整个焊接截面如图5所示.图5 焊缝截面图Fig.5 Diagram of weld section该截面的惯性矩Ix由下面公式算得：Ix=0.000 055 681 m4-0.000 030 797 m4=0.000 024 884 m4该截面的抗弯截面系数：Wx=0.000 264 723 m3最大拉应力：σmax=19.27 MPa根据强度设计准则计算：σ·n=77.08 MPa<[σ]加了补强板之后，适当的增加了焊缝的面积，增大了抗弯截面系数，危险截面的最大拉应力由148.98 MPa降至77.08 MPa,对吊耳与补强板焊缝的抗裂起到很大程度上的帮助.4 结语通过理论计算和有限元软件建模两种途径分析了中药提取罐启闭缸吊耳的焊缝强度问题，得到以下结论:(1) 经计算，吊耳根部矩形焊缝截面的截面系数为1.37×10-4 m3，最大拉应力为148.98 MPa，大于许用应力值，该截面为危险截面，容易开裂.(2)运用有限元软件对矩形焊缝截面进行了数值模拟，其上应力分布为：从矩形框中部向两端，应力值逐渐增大，最大应力集中于矩形框最底部.(3)通过在吊耳底部增设一个补强筋板，使其危险截面最大应力值降至77.08 MPa,有效地预防了焊缝开裂.参考文献:[1] 中国有色工程设计研究总院.机械设计手册[M]. 北京：化学工业出版，2002.[2] 高勇，冯达辉，王敬国，等，基于ANSYS软件的钻机回转器齿轮齿根应力计算方法[J].矿山机械，2011(10):18-21.[3] 刑静忠，李军.ANSYS的建模方法和网格划分[J].中国水运:学术版.2007(11):36-39.[4] 周金枝，李小飞.AYSYS软件在压力容器结构优化设计中的应用[C]//湖北机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集.陈定方.武汉：2008:102-105.[5] 张涛，吴艳阳，杨清. 立式撞击流反应器中桨叶优化设计[J].武汉工程大学学报，2011,33(5):78-81.。
盾构机适应性评估方案
盾构机适应性及可靠性评估方案编制：审核：审批：二零一七年六月目录第一章编制说明及依据 (4)1.1编制说明 (4)1.2编制依据 (4)第二章工程概况 (4)2.1工程概述 (4)2.2设计概况 (5)2.2.1儒林路站～刘家碾站盾构区间 (5)2.2.2五津站～儒林路站盾构区间 (5)2.3 施工组织计划 (6)2.4 工程地质及水文地质 (6)2.4.1气象概况 (6)2.4.2地层岩性 (6)2.4.3水文地质 (10)2.5 盾构主要穿越地质 (11)2.6 盾构主要穿越建（构）筑物 (11)2.7施工难点及策略 (14)2.8总体设计及技术参数表 (14)第三章海瑞克盾构针对性设计说明 (21)3.1盾构机主机 (21)3.2刀盘及刀具 (22)3.3主驱动 (23)3.4 铰接 (25)3.5螺旋机系统 (25)3.6泡沫系统 (26)3.7膨润土系统 (28)3.7.1 防喷涌聚合物注入系统 (29)3.7.2 盾壳膨润土系统 (29)3.8盾尾密封系统 (30)3.8.1概述 (30)3.8.2盾尾密封系统针对性 (30)第四章其他系统特点说明 (31)4.1盾体 (31)4.2人舱 (32)4.3同步注浆系统 (32)4.4二次注浆系统 (33)4.5管片拼装机 (34)4.6管片快速吊运系统 (35)4.7后配套台车 (36)4.8皮带输送机 (36)4.9压缩空气系统 (37)4.10润滑与密封系统 (37)4.10.1油脂集中润滑系统 (37)4.10.2HBW油脂密封系统 (38)4.10.3盾尾油脂密封系统 (38)4.11循环冷却水系统 (38)4.12排水系统 (38)4.13通风系统 (38)4.14液压系统 (38)4.15电力与控制系统 (39)4.16导向系统 (39)4.17气体检测系统 (41)4.18通讯与照明 (41)第五章适应性计算书 (42)5.1推力的计算 (42)5.2刀盘扭矩的计算 (45)5.3主轴承寿命计算书 (46)第六章盾构机可靠性及适应性总结 (47)第一章编制说明及依据1.1编制说明根据“地质是基础、盾构机是关键、人是核心”的盾构施工理念，深入研究本工程盾构区间的地质情况、地面环境，得出需要何种类型和具备何种功能的盾构机才能满足本工程的施工需求；同时，开展对盾构选型的深入研究，使参建的各方和具体操作者深知盾构设备所具备的性能和薄弱点，面对复杂的地质情况和地面环境，能充分发挥设备的功能和技术要求以实现安全、顺利的施工目的，再针对盾构机自身所特有的局限性或薄弱处在施工前进行加强和施工中特点关注，从施工前、施工中最大可能的规避所会面临的施工风险。
盾构机结构强度分析及其优化设计
盾构机结构强度分析及其优化设计1. 引言在现代隧道工程中，盾构机是一种重要的施工设备，用于开挖地下隧道。
盾构机的结构强度是保证隧道施工安全和质量的重要因素。
本文旨在对盾构机的结构强度进行分析，并提出相应的优化设计方案。
2. 盾构机结构强度分析2.1 结构材料分析盾构机的结构由不同材料构成，如钢材、铝材等。
首先，对盾构机中使用的各种材料进行力学性能测试，包括抗拉强度、屈服强度、弹性模量等参数。
根据实验结果，分析不同材料的强度特点和适用范围。
2.2 结构受力分析分析盾构机在施工过程中的各种受力情况，包括静载、动载、瞬变载荷等。
应用力学原理，计算盾构机在不同受力情况下的应力、应变等参数。
同时考虑盾构机的结构特点，如梁柱结构、悬臂结构等，分析其受力分布情况。
2.3 强度计算与分析基于结构材料的力学参数和结构受力情况，进行强度计算与分析。
通过数值计算方法，如有限元分析，确定盾构机在不同部位的最大应力、挠度、位移等。
通过强度计算与分析，了解盾构机结构的脆弱点和需要改进的地方。
3. 盾构机结构优化设计3.1 材料优化选择根据结构强度分析的结果，优化选择盾构机使用的材料。
考虑用材的成本、可靠性、可加工性等因素，选择更合适的材料来提高盾构机的结构强度。
3.2 结构参数优化设计根据盾构机的结构特点和受力情况，对其结构参数进行优化设计。
通过改变梁柱的形状、增加支撑点等方式，提高盾构机在受力情况下的承载能力和稳定性。
3.3 结构连接优化设计盾构机的结构连接是其强度的关键因素之一。
通过优化设计连接处的结构形式、增加连接件的数量和强度等，提高盾构机连接处的强度，减少结构的脆弱点。
3.4 加强结构监测与维护设计监测系统，对盾构机的结构进行实时监测，及时发现结构疲劳、龟裂等问题。
制定相应的维护计划，定期对盾构机进行检修和保养，延长其使用寿命。
4. 结论通过对盾构机结构强度的分析和优化设计，可以提高盾构机在施工过程中的安全性和稳定性。
盾构分体始发施工技术简述
盾构分体始发施工技术简述发布时间：2021-12-09T05:47:58.225Z 来源：《防护工程》2021年25期作者：赵登秋[导读] 地铁车站周围建筑物密集，车站施工需拆除多栋房屋；结构北侧临近松元公园边坡，南侧为同步建设的下沉广场。
由于拆迁难度巨大，为保证施工工期，采用局部房屋拆迁、施工盾构始发井、分体始发盾构机的方案。
中国电建市政集团有限公司天津 300384摘要：地铁车站周围建筑物密集，车站施工需拆除多栋房屋；结构北侧临近松元公园边坡，南侧为同步建设的下沉广场。
由于拆迁难度巨大，为保证施工工期，采用局部房屋拆迁、施工盾构始发井、分体始发盾构机的方案。
盾构分体始发对车站开挖长度要求低，适应性高，可根据现场进度进行调整，需占用地面空间，对盾构机台车进行相应改造。
分体始发与整体始发相比，在设备方面主要增加了断开设备两端连接所需延伸的水、气、液压、电线等线路，以及对注浆设备或者出渣结构的挪移改造；在施工方面主要体现在工序组织的变化。
因此，本文对盾构机分体始发关键施工技术进行论述和研究，为以后类似工程作借鉴。
关键字：盾构；分体始发；设备改造；施工技术1 工程概况深圳地铁松元厦站为地下二层岛式车站，车站建筑面积21722.71㎡，主体站长×宽×深为173.5m×22.6m×16.9-29.8m，围护结构采用地下连续墙+内支撑的形式，车站主体基坑采用明挖顺作法施工；附属结构基坑深度13.7-15.5m，采用明挖法施工。
2 采用盾构始发的必要性松元厦站地层多样，周边建构筑物林立，管线多，涉及下穿河渠箱涵，线路两侧商户多，人流车流量大、拆迁工作量大等方面，其中需拆除57栋房屋、拆除面积17819m2。
松元厦站原计划2016年12底完成拆迁，2017年1月施工围护结构；因拆迁未有实质性进展，无法进场施工，并直接影响下一步观松区间施工工期。
为保证施工工期，采用局部房屋拆迁，施工盾构始发井，分体始发盾构机的方案。
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6280mm复合式盾构机盾体吊耳结构设计与受力对比分析
【摘 要】本文通过对盾构机盾体四种形式的吊耳进
【关键词】盾构机吊耳；结构设计；有限元分析
引言
盾构掘进机[1]是一种专门用于开挖隧道的大型成套工
盾构技术复杂，单件重量大，盾构机在制造、组装、拆
[2]。因此，合理
1.盾构机吊耳力学模型
150mPa左右，最大变形1.07mm。
吊装吊耳基体材料为Q345B，材料的屈服强度345mPa，
2.2 护板型焊接式吊耳
2.2.1吊耳结构形式。
主吊耳焊接在盾壳上，两件筋板焊接在主吊耳两侧，如
6所示。
2.2.2吊耳有限元分析。
边界条件同筋板型焊接吊耳，进行有限元分析。分析结
2.盾构机吊耳结构设计计算及有限元分析
2.1 筋板型焊接式吊耳
2.1.1吊耳结构形式。
主吊耳焊接在盾壳上，两件筋板（与主吊耳和盾壳焊接，
3所示。
2.1.2吊耳有限元分析。
吊装吊耳按照受力40T，约束盾壳端面，建立1∶1吊耳
2中F向建立等效受力模
4、图5所示，吊耳Байду номын сангаас
203mPa，位于耳板中部，吊耳耳板平均应
，2014（3）：45-47.
[3] 朱森林.李慧敏.谈塔机用钢丝绳的选用[J].建筑机械
2009，30（3）：61-63.
盾构机前盾总成（含设备）110T，前盾起吊吊耳四个，
40T。吊装钢
[3]长度在6米～11米之间，钢丝绳直径40mm以上。
GB/T 12469》执行，焊缝外
GB/T7949》执行，并按《GB 11345-2013超声
盾构机在吊装时如图1所示，钢丝绳按照6m选取，钢
39°角，吊耳具体受力如图2所示。
销轴分析校核
经分析箱式吊耳在盾体竖直起吊状态时受力最差。箱式
14所示：
4.结束语
本文经过对以上四种吊耳进行结构设计和强度计算分
参考文献：
[1] 中国铁道总公司. 隧道掘进机施工技术[M].北京：机
2005.
[2] 黄芹朋.盾构吊装设备选择与工艺计算[J]. 建筑机械
7、图8所示，吊耳最大等效应力为161mPa，位于耳
100mPa左右，最大变形
。
可以看出，该形式吊耳基本满足要求。
2.3 螺栓连接式吊耳
2.3.1吊耳结构形式。
主吊耳焊接在法兰上，一侧用筋板支撑。吊耳整体焊接
10颗M36-10.9螺栓将盾体和法兰栓接起
9所示。
2.3.2吊耳结构校核及有限元分析。
a）螺栓分析校核
可查M36-10.9螺栓最小拉力载荷：F拉力min=85T、F
min=51.5T；每个吊耳承载能力：F吊耳承载=40T；
2.4箱式吊耳
2.4.1吊耳结构形式。
先用板材拼焊成箱体，用销轴将吊臂与箱体穿接起来。
12、13所示。
2.4.2吊耳校核及有限元分析。