模板台车设计计算书

隧道衬砌台车设计

计算书

中煤第三建设（集团）有限责任公司二O一二年四月二十七日

隧道衬砌台车设计计算书

一、台车系统结构概述

本台车适用于中煤第三建设（集团）有限责任公司，大连市地铁2号线工程项目，湾家站至红旗西路站区间、红旗西路至南松路区间隧道衬砌的模筑混凝土施工。

台车系统由模板系统、门架支撑系统、电液控制系统组成。支收模采用液压控制，行走采用电动自动行走系统。

模板结构：

台车模板长度为9m，共5榀支撑门架，门架间距为2.05m；上上纵连梁3根，单侧支撑连梁4根（结构见台车设计图）。

面板Q235，t=10mm钢板；

连接法兰－12*220钢板；

背肋，[12#槽钢，间距300mm；

门架采用H2940*200*8*12型钢；

底梁采用H482*300*11*15型钢；

上纵连梁采用H200*200*8*12型钢；

侧面模板支撑连梁采用双拼[16a#槽钢。

顶升油缸4个，侧向油缸4个，平移油缸2个；行走系统为两组主动轮系和两组被动轮系组成。电液控制系统一套。

二、设计计算依据资料

1、甲方提供的台车性能要求及工况资料、区间断面图纸；

2、《钢结构设计规范（GB50017—2003）》

3、《模板工程技术规范（GB50113—2005）》

4、《结构设计原理》

5、《铁路桥涵施工规范（TB10230—2002）》

6、《钢结构设计与制作安装规程》

7、《现代模板工程》

三、结构计算方法与原则

台车的主受力部件为龙门架、底粱、上部纵联H钢及钢模板，只需进行抗弯强度或刚度校核。

根据衬砌台车结构形式，各主要受力部件均不需要进行剪切强度校核和稳定性校核。

四、计算荷载值确定依据

泵送混凝土施工方式以20立方米/小时计。

混凝土初凝时间为t=4.5小时。

振动设备为50插入式振动棒和高频附着式振动器。

混凝土比重值取r=2.4t/m3＝24kN/m3 ;

坍落度16—20cm。

荷载检算理论依据；以《模板工程技术规范（GB50113—2005）》中附录A执行。

钢材容许应力（单位；N/mm2）

五、衬砌台车载荷计算：

台车长度L＝9m，衬砌厚度为0.3m。

1、浇筑时混凝土温度取T =10℃，泵送混凝土按20 m3/h计算,由隧道断面衬砌厚度

及衬砌台车总图,可计算出每小时衬砌高度，即浇注速度。

V=20/(9*2*0.3)=3.7m/h。

可求出新浇混凝土对模板单位面积的侧压力：

Pmax1=0.22*r*t*β*V1/2

β—混凝土坍落度影响系数，当坍落度≥11cm时，

取β=1.15；

t—混凝土初凝时间，一般t＝200/(T+15)，实际混凝土初凝时间在5小时左右；

Pmax1=0.22*r*t*β*V1/2

=0.22*24*5*1.15*3.71/2 =58 kN/m2

2、施工荷载按《模板工程技术规范（GB500113—2005）》中取定（不计算风，雪荷载）。

Ps=2KN/m2

总荷载Pmax =58+2=60kN/m2

安全系数取k=1.2，得

P =1.2*60kN/m2=72kN/m2

六、模板的强度与挠度验算

1、面板验算，取模板的最大侧压力P=72kN/m2

强度验算

面板为10mm厚钢板，肋板间距300，取1mm板条作为计算单元，荷载为：q=0.072×1=0.072N/mm

面板的截面系数：

W=1/6·b·h2=1/6×1×102 =16.7mm3

I =1/12·b·h3=1/12×1×103 =83.3mm4

Max= qL2 /8=0.072×3002 /8=810N.mm

应力为：δmax=Max/W

=810/16.7=49N/ mm2 < 215N/ mm2

满足要求。

挠度验算

跨中的挠度

y=5qL4/（384EI）=(5*0.072×3004)/(384×2.1×105×83.3) =0.43mm<1.5mm

满足要求。

2、肋板验算

肋间距300mm，采用[12#槽钢，支撑在法兰上，法兰间距1500mm，荷载

q=0.072×300=21.6 N.mm

[12#槽钢截面系数W=62×103mm3

惯性矩I=390×104mm4

肋板为简支梁。

q=21.6N/mm

M=qL2 /8=61×105N.mm

Max=61×105N.mm

强度验算δmax=Max/W=61×105 /（62×103）

=98N/ mm2 <215 N/ mm2

满足要求。

挠度验算

跨中的挠度

y=5qL4 /（384EI）

=(5*21.6×15004 )/(384×2.1×105×390×104 )

=1.73mm

y/L=1.73/1500=1/867<1/400。满足要求。

3、法兰验算

法兰选用12*220钢板。

均匀外压力作用下的筒壁内力只有周向力，无弯矩。周向力按公式N =P *R 计算。

式中P ——外压（N/mm2）

R ——外圆半径(mm)

N =P*R =0.072*5100=367 N/mm

δ= N /A

=367*(1500/2)/(12*220)= 104N/mm2 <215 N/mm2

满足要求

七、门架验算（3D3S）

一、设计依据

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

《建筑钢结构焊接规程》（JGJ181-2002）

《钢结构高强度螺栓连接的设计，施工及验收规程》（JGJ82-91）

二、计算简图