隧道盾构工程反力架结构计算书

盾构反力架安装专项方案及受力计算书

目录一、工程概况 (2)二、反力架的结构形式 (2)2.1、反力架的结构形式 (2)2.2、各部件结构介绍 (2)2.3、反力架后支撑结构形式 (4)三、反力架安装准备工作 (5)四、反力架安装步骤及方法 (5)五、反力架的受力检算 (6)5.1、支撑受力计算 (6)5.2、斜撑抗剪强度计算 (8)六、反力架受力及支撑条件 (8)6.1、强度校核计算： (10)6.2、始发托架受力验算 (11)一、工程概况东莞市轨道交通R2线2304标土建工程天宝站~东城站盾构区间工程起点位于天宝站，终点位于东城站。

盾构机由天宝站南端盾构始发井组装后始发，利用吊装盾构机的260t履带吊安装反力架。

二、反力架的结构形式2.1、反力架的结构形式如图一所示。

图一反力架结构图2.2、各部件结构介绍(1) 立柱：立柱为箱体结构，主受力板为30mm钢板，筋板为20mm钢板，材质均为Q235-A钢材，箱体结构截面尺寸为700mmX500mm，具体形式及尺寸见图二。

图二立柱结构图(2) 上横梁：结构为箱体结构，主受力板为30mm钢板，筋板为20mm钢板，材质均为Q235-A钢材，箱体结构截面尺寸为700mmX500mm，其结构与立柱相同。

(3) 下横梁：箱体结构，主受力板为30mm，筋板为20mm钢板，材质均为Q235-A，箱体结构截面尺寸为250mmX500mm，其结构如图三所示。

图三下横梁结构图（4 ）八字撑：八字撑共有4根，上部八字撑2根，其中心线长度为1979mm，下部八字撑2根，其中心线长度为2184mm，截面尺寸如图四所示。

图四八字撑接头结构图2.3、反力架后支撑结构形式后支撑主要有斜撑和直撑两种形式，按照安装位置分为立柱后支撑、上横梁后支撑、下横梁后支撑。

立柱支撑（以左线盾构反力架为例）：线路中心左侧（东侧）可以直接将反力架的支撑固定在标准段与扩大端相接的内衬墙上；线路中心线右侧（西侧）材料均采用直径500mm，壁厚9mm的钢管。

盾构反力架安装专项方案及受力计算书

目录一、工程概况 (2)二、反力架的结构形式 (2)2.1、反力架的结构形式 (2)2.2、各部件结构介绍 (2)2.3、反力架后支撑结构形式 (4)三、反力架安装准备工作 (5)四、反力架安装步骤及方法 (5)五、反力架的受力检算 (6)5.1、支撑受力计算 (6)5.2、斜撑抗剪强度计算 (8)六、反力架受力及支撑条件 (8)6.1、强度校核计算： (10)6.2、始发托架受力验算 (11)一、工程概况东莞市轨道交通R2线2304标土建工程天宝站~东城站盾构区间工程起点位于天宝站，终点位于东城站。

盾构机由天宝站南端盾构始发井组装后始发，利用吊装盾构机的260t履带吊安装反力架。

二、反力架的结构形式2.1、反力架的结构形式如图一所示。

图一反力架结构图2.2、各部件结构介绍(1) 立柱：立柱为箱体结构，主受力板为30mm钢板，筋板为20mm钢板，材质均为Q235-A钢材，箱体结构截面尺寸为700mmX500mm，具体形式及尺寸见图二。

图二立柱结构图(2) 上横梁：结构为箱体结构，主受力板为30mm钢板，筋板为20mm钢板，材质均为Q235-A钢材，箱体结构截面尺寸为700mmX500mm，其结构与立柱相同。

(3) 下横梁：箱体结构，主受力板为30mm，筋板为20mm钢板，材质均为Q235-A，箱体结构截面尺寸为250mmX500mm，其结构如图三所示。

图三下横梁结构图（4 ）八字撑：八字撑共有4根，上部八字撑2根，其中心线长度为1979mm，下部八字撑2根，其中心线长度为2184mm，截面尺寸如图四所示。

图四八字撑接头结构图2.3、反力架后支撑结构形式后支撑主要有斜撑和直撑两种形式，按照安装位置分为立柱后支撑、上横梁后支撑、下横梁后支撑。

立柱支撑（以左线盾构反力架为例）：线路中心左侧（东侧）可以直接将反力架的支撑固定在标准段与扩大端相接的内衬墙上；线路中心线右侧（西侧）材料均采用直径500mm，壁厚9mm的钢管。

盾构始发反力架验算书

反力架验算书1.反力架安装反力架提供盾构机推进时所需的反力，因此反力架应具有足够的强度和刚度。

反力架及支撑通过底板预埋件固定，以保证反力架的稳定性，反力架支撑设计原则主要有：1、分析各杆件的类型，计算出各杆件的临界荷载；2、对于反力架进行受力分析，确定出支撑点的最佳位置，使反力架整体变形最小；3、布置好支撑位置后，验算反力架工字钢的强度与刚度，保证其值在规范允许范围内；4、对支撑本身进行加固，形成一个桁架结构，使整个支撑可看成一个刚体，确保整体稳定性。

反力架的纵向位置保证负环管片拆除后浇筑洞门时满足洞门的结构尺寸和连接要求以及支撑的稳定性。

反力架的横向位置保证负环管片传递的盾构机推理准确作用在反力架上。

安装反力架时，先用经纬仪双向校正两根立柱的垂直度，使其形成的平面与盾构机的推进轴线垂直。

为了保证盾构机始发姿态，安装反力架和始发台架时，反力架左右偏差控制在±10mm之内，高程偏差控制在±5mm 之内。

始发台架水平轴线的垂直方向与反力架的夹角<±2‰，盾构机姿态与设计轴线垂直偏差<2‰，水平偏差<3‰。

反力架高8.25m、宽6.45m，厚0.6m，分块加工，现场组装。

反力架支撑体系从上至下分为三部分：本次反力架支撑设置4根型号为200mm*450mm的单拼工字钢，8根型号为400*450mm的双拼工字钢。

顶部用四根长度为0.6米型号为200mm*450mm单拼工字钢与中板端头支撑；中部采用5根双拼工字钢（其中2根为45°角与车站底板预埋钢板焊接牢靠的斜撑）；底部采用3根1.5米长型号为400mm*450mm双拼工字钢与结构底板变断面位置水平支撑牢靠。

工字钢端部与结构板相连处设有封口钢板，以增大受力面积和增强钢材受力，反力架平面布置图所下所示。

图5.2-2反力架正立面图2.反力架验算反力架后支撑验算根据盾构机的构造及以往盾构始发的经验结合本工程的实际情况，作用在反力架上的总推力一般在10000KN以内，为了安全起见，本次验算按F max=20000KN 计算，而盾构始发时，反力架受力以中部及下部为主，上方受力较小，总推力分配在反力架上、中、下各部分的比例为：上部比例：10%；中部比例：40%；下部比例：50%；45c工字钢的屈服强度σ=235MPa，设计强度f y=200MPa,每根单拼工字钢的面积为A=9450mm2，所以验算如下：1）整体强度验算=F max/f y=2.0×107/200=1.0×105mm2在该推力下需要的钢管总面积为：A总/A=1.0×105/9450=10.58,即最少需要11根单拼则需要Φ609钢管数量：n=A总工字钢，而本次盾构始发，反力架设置单拼工字钢20根，包括轴向支撑18根（4根长度600mm，14根长度1500mm)，45°斜撑两根(一根长4340mm，一根长8121mm），因此完全满足整体强度要求。

盾构始发托架、反力架计算书

目录一、工程概况 (1)二、反力架计算 (1)2.1 反力架及支撑体系介绍 (1)2.2 反力架受力分析 (4)2.3 反力架验算 (4)三、始发托架计算 (7)3.1 始发托架介绍 (7)3.2 始发托架受力验算 (8)盾构始发托架、反力架计算书一、工程概况本标段包括2站2区间，分别是云梦站、大板站、云梦站～长发站区间、长发站～大板站区间，区间采用盾构法施工。

云梦站～长发站区间，盾构从云梦站始发，沿凤凰大道地下敷设，向东沿陕鼓大道到达长发站小里程端接收。

区间左线隧道长1050.213m，右线隧道长1043.206m；线路平面有二处曲线，曲线半径为1200/450m，洞顶覆土5.4～17.2m，线间距13～15.5m，最大纵坡为14.818‰。

长发站～大板站区间，盾构从长发站和站后暗挖隧道空推通过后，在暗挖隧道端头和车站大里程端二次始发，沿陕鼓大道地下向东行进后，转向东南方向沿迎宾大道地下进行，到达大板站小里程端接收吊出。

区间左线隧道长637.377m，右线隧道长858.852m，区间含一处平曲线，曲线半径为450m，洞顶覆土6.3～13.2m，左右线间距为15～15.6m，线路纵坡为V形坡，最大坡度为22‰。

二、反力架计算2.1 反力架及支撑体系介绍盾构机在始发掘进时，必须借助外置反力架来提供盾构在始发过程中及前阶段的顶进推力。

反力架的结构设计按照安全、适用、经济的原则，其材料的选定是根据盾构机各种设定参数计算出来总的推力并充分考虑了盾构施工现场的实际情况。

反力架采用20mm和30mm厚钢板制作，进行盾构反力架形式的设计时，是以盾构的最大推力及盾构工作井轴线与隧道设计轴线的关系为设计依据。

图2-1-1 反力架钢负环设计图图2-1-2 反力架组装立体示意图反力架设计如图2-1-3、2-1-4所示。

图2-1-3 云梦站反力架设计图图2-1-4 长发暗挖隧道反力架设计图支撑系统由钢反力架、斜撑及负环管片临时衬砌组成。

【反力架验算】

反力架支撑检算书1#盾构反力架与结构之间采用12支φ530mm （壁厚10mm ）钢筒支撑，包括9根轴向支撑（直撑）和3根45°斜撑；并在钢管紧贴结构端加焊10mm 厚钢板局部加固以分散作用在管片上的集中应力。

另在钢管架设时，将各钢管撑用角钢或型钢连接加固，增强其整体稳定性，确保盾构施工正常进行。

φ530mm 钢筒材料性能表力学性能钢材型号Q235 强度值fy (MPa) 200 弹性模量E(GPa) 210 标准尺寸外径（mm ）530 内径（mm ） 510 壁厚（mm ）10根据我公司长期的盾构施工经验，盾构始发总推力：F max =800T~1000T ；考虑1#盾构工作井洞门采用C20素混凝土回填,可能对始发造成的阻碍，故有意提高保守量，始发最大总推力取值提高至Fmax =2000T ，进行验算。

（1）整体强度检算则在该推力下需要的钢管总面积为： 257max 100.1200100.2mm f F A y ⨯=⨯==； φ530钢管单根截面积：22216336)510530(4mm A =-⨯='π；则需要φ530钢管数量：12.616336100000=='=A A n ，即最少需要7根支撑；本次1#2#盾构始发，反力架设置φ530mm 钢筒12根，包括：轴向支撑（直撑）9根>7根，另设45°斜撑斜撑3根，因此完全满足整体强度要求。

（2）分部强度检算盾构始发时，反力架受力以下部及左右侧支撑受力为主，上方受力很小，为增大安全余富，在本次检算中，把上横梁支撑作为安全储备，即认为，Fmax =2000T 的盾构推力完全由下部及左右支撑来承担。

在此条件下，做出如下两种情况的分析：（A ）假定反力架均匀受力，即下部、左、右三部分受力均匀；由此，右左下F F F N n F F ===⨯=⨯==67m ax 1067.112100.2' ；①正应力检算MPa MPa A F 15020075.0]%[7502.102163361067.16=⨯=<=⨯='=σσ下。

反力架、托架计算

附件2 反力架验算反力架与结构间用双拼56b工字钢管撑,支撑布置见下图。

反力架支撑受力验算实际始发掘进正常推力一般不超过1000t,且加设钢环对应力起均衡作用，考虑不均匀受力和安全系数，总推力按3000t计算。

四个集中力P按3000t平均分配计算，四个集中受力范围内P按3000t平均分配计算，管片承受总推力为3000t，集中受力点平均分配得750t.反力架本身刚度可达到要求，不会因推力而变形考虑，若图中所示四个受力区域可满足推力要求，则反力架支撑稳定，先计算四个角的钢支撑受力面积.左侧立柱为斜支撑受力最不利,按750t平均分配到4个支撑点，每点受力为188t,其中双拼工字钢截面面积为29327mm 2：斜支撑受力最为不利,若此区域可满足最不利受力条件，则反力架稳定，按最不利受力状态，平均分配计算，每个角支撑所受压力为750t ，双拼工字钢受力为188t;双拼工字钢应力为188t/29327mm 2cos38°=50。

5N/mm 2，钢材设计强度为235N/mm 2，故支撑可满足盾构始发要求,即反力架稳定。

附件3 始发基座验算（1）计算简图:1234盾构托架使用250x255H 型钢制作，共13道横向支撑，上图为一道横向支撑的半侧,主要受力梁为2号与4号梁。

盾构机按照374t 计算,由受力分析可得发射架每边承受总力：︒=︒27sin 125sin 3741G ，得t 278.207G 1= 发射架共13道横向支撑，共12个区间,每个区间受力:KN 73.172 /1278.2072G ==，最后力传递至横向支撑，由13个支撑承受，得水平力:KN F 39.7263cos 1378.2072=︒⨯=（2）2号梁计算:按照图纸取每个区间支撑钢板0.89m支撑钢板截面积为：24m 102670.03.890 A -⨯=⨯=，2号梁长0.567m L =。

支撑钢板最小惯性矩4433m in1088.212)03.0(89.012m bh I -⨯=⨯==，0087.01212i 23min min====h bh bh A I ，长细比59.320087.0567.05.0min =⨯==i l μλ（两端固定，0.5=μ），经查表：221,62,105λλλλ<==，属小柔度结构，其强度计算公式为:[]MPa MPa A G 23547.6102671073.17243=<=⨯⨯==-σσ，满足受力要求. （3）4号梁计算：4号梁从受力角度也为小柔度结构，其强度计算公式为[]MPa MPa KN A F 23591.6107.041/39.72/4=<=⨯==-σσ 满足受力要求。

反力架计算书-附件(修改)

要说明、工程说明盾构机始发时盾构推力一般不大于8000kN。

反力架总受力取最大推力为15000 kN;左、右线两台盾构机推力均按相同考虑。

二、反力架结构验算本区间所采用的反力架立柱和横梁为宽度为600mm长度为1000mm厚度为20mn1的Q235钢板焊接成受力箱梁形式板，反力架支撑采用500*600，厚度20mm的Q235钢板焊接，底部采用焊接形式，焊缝高度20mm 按图纸建模，考虑到反力架中各杆件都是钢板焊接成的箱室单元，可按梁单元进行计算。

反力架支撑结构图1、强度验算把反力架圆环分成三个部分，上钢环，中钢环和下钢环，受到盾构力的反力上钢环15%中钢环40%下钢环45%考虑，不考虑上端与下端的支撑。

采用midas civil 建模如下图。

荷载如果按规范，把压力看成动载，和自重进行组合，压力按照1500T 验算。

强度上：N= 1.2*G+1.4*P 刚度上：F = G+P 计算结果最大应力在176Mpa 左右，满足要求。

.i-76410c+00 5L44377e+€D5—-a.03105s +004 ——4.B27S0# +004——1.52450e +0D 斗 □ ,00000e *0004.732D9e ―-7.385365+004 -1.1 LBS -i-OO 5-1.75953&+O0S CB:霉雙 MAX 1 1 MITJ ! 49壬牟T廊樣壬录1 ~ 单扫khl/m rZ; 口，二 ES2、最大变形验算最大变形在上部4.2mm 左右。

这是不考虑上部支撑与下部支撑，且力进行了组合，而且强度上是压力的1.4倍计算的结果，如果加上支撑，按实际力进行计算，变形及应力要小很多，完全满足要求。

MIDAS^ivil POSTPROCESSOR SEAM STRESS3、焊缝强度验算由上面的计算可知，总共有6道支撑支持反力架，其中两道斜撑,4道直撑，按照最不利受力状态，盾构机以最大推力推进，每个钢支撑所受的平均力大小为2500kN,根据作用力与反作用力原理，预埋钢板所受的压力也为2500kN方向为与预埋钢板成45°角斜向下, 因此预埋钢板受到的水平力为：2500kN cos45 二1768kN焊缝的强度验算：N h e1 w 1768 10314 1712二73.8N / mm2N h e1w 1768 10314 1712 二73.8N/mm2岂：f f wt= 1.22 200= 244N/mm2MID AS 心ilPO5T-PROCESSORDISPL ACEMEfJT匚日；邑盂MAX ! 47MIN s 13 3333 3 33_3^-^K二飪益趙生-丈件£諫拥51尢琵1=H F日制CI5： 1^/20 172 2 )(73.8)273.82 =95.4N /mm2乞200N / mm2■- 1.22其中，h f 为20mm l w为500 (投影长度)2 2X 2-10=1712mm式中h e——角焊缝的有效厚度（mm）,对直角角焊缝取0.7h f，h f 为较小焊脚尺寸;l w -------------角焊缝的计算长度（mm）,每条焊缝取实际长度减去10mmf wt ――角焊缝的强度设计值（N/mm2）[f ――正面角焊缝强度增大系数，静载时取1.0，动载时取 1.2。

托架反力架计算书

目录一、盾构机始发前的受力 (1)二、盾构机的总推力计算 (1)2.1计算参数 (1)2.2盾构荷载计算 (2)2.3盾构机总推力计算 (2)三、始发托架的设计 (4)3.1始发托架的用途及受力 (4)3.2始发托架设计及固定 (4)3.2.1始发托架验算 (5)四、反力架的设计 (8)4.1设计、计算总说明 (8)4.2反力架材料强度复核 (9)4.3反力架支撑强度复核 (13)4.3.1底部支撑计算 (13)4.3.2顶部支撑计算 (14)4.3.3盾构方向左侧斜撑计算 (14)4.3.4盾构方向右侧斜撑计算 (15)一、盾构机始发前的受力整个盾体支承在始发托架上，盾构主机仅有重力G约3950kN作用在始发托架上，重心距刀盘面约4m，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2m。

始发井盾构始发设计负9环始发，负9环端面靠紧反力架的反力环面，负9环另一端成为16组推力油缸的支撑面，提供掘进支撑反力，盾构机始发前受到始发托架两个导轨的支撑反力。

二、盾构机的总推力计算根据隧道工程条件，盾构主要参数计算按进洞时水压位置进行计算。

根据隧道纵剖面图及地质堪察报告得盈中车辆基地出入段线进洞埋深约10米。

地下水位埋深按2m进行计算。

2.1计算参数管片内径：Φ5500mm管片外径：Φ6200mm管片厚度：350mm管片宽度：1200mm覆土厚度：10m水头压力：180kPa土容重：γ＝19.2kN/m³土的侧压力系数：0.4盾构机重量：约395t盾构机主机长度：9.095米（铰接油缸按回收完计算）盾构尾部的外径为：Φ6420mm＝6460mm盾构刀盘直径为：D钢与土的摩擦系数μ1＝0.3车轮与钢轨之间的摩擦系数μ2＝0.15后配套系统G1＝200t最大推力F：42580kN额定扭矩：6307kNm脱困扭矩：7569kNm2.2盾构荷载计算地层参数按③5砂质粉土选取，土体中含水量为23%－27%左右。

反力架计算书

1、反力架概述1）反力架介绍:本项目所用反力架主梁采用I630型钢,高7.26m.中间基准环外径6m，内径5.4m, 钢结构整体安装精确.反力架与中板和底板之间做横撑、斜撑.横撑、斜撑与中板及底板预埋件焊接牢固.基准环2）反力架支撑体系介绍在反力架后两侧分别设水平横撑及斜撑共四道钢支撑，每道钢支撑由两根H25型钢并排焊接而成。

推力由钢支撑传到反力基座上。

示意图如下：反力架支撑示意图2、力学简化本项目所采用海瑞克盾构机共有20个推进油缸,分成四组，每组5个油缸，总推力3640t.平均每组推力为1820KN。

由于AC、AB、CD、BD四边受力相同.故以AC 为计算边,计算最大挠度.AC边承受5个油缸作用,推力极限大小为1820×5= 9100KN.3、q值的确定q=(5×1820)∕6.51=1397.85KN∕ME=2.06×105N∕mm24、最大挠度计算L=(5ql4) ∕(384EI)=(5×1397.85×7.624×12) ∕(384×2.06×108×0.6×1.13)=4.475mm因为在实际受力时还有四个斜撑,所以实际的变形量<4.475mm,结构安全.5、混凝土强度计算反力架受力时是把全部力分散到4个混凝土面垂直的撑以及4个斜撑上,这里为方便计算忽略斜撑的作用,即假设所有千斤顶均同时加载到极限值后作用到4个混凝土支撑面上.混凝土受力最大点为反力架的上部顶托处,该处的接触面积S=400×1400mm2.在千斤顶作用后最大压力为P=1820×5/4=2275KN,混凝土等强后能承受的最大压力为G=30×400×1400=16800000KN>P=2275KN,所以盾构掘进时混凝土板安全.综上所述,在盾构掘进时反力架和混凝土面均处于安全状态。

反力架计算

反力架计算反力架计算书一、盾牌推力根据地铁五号线宋家庄-刘家盾构机总推力的施工经验，设计盾构机总推力为2000t 能满足施工的要求。

二、为简化计算，假设以下内容：通过简化计算，盾构始发时需要反力架提供后座力约2000t，下图为反力架简化受力点，杆件受集中荷载，每点约为500t。

在计算截面弯曲应力时，所以构件均简化为一端固定，一端简支的情况进行验算，然后再考虑超静定的外加力。

三、图纸说明1．图纸中所有尺寸均以mm计；2.图中所有构件所用钢板厚度均为30mm或20mm，无其他厚度的钢板。

杆体材料为20mm厚钢板，杆端钢板厚度为30mm。

3.图中所示各杆件的机械连接均采用m30长度l=150mm强度等级为10.9的高强度螺栓进行连接，所示螺栓孔孔径均为32mm。

经计算，1根m30的高强螺栓(10.9级)的抗剪强度为：n=0.9x2x0.35x355=223.65kn≈22t；4.根据实践经验，对柱和底梁进行了加固，避免使用时变形，再次使用时影响配合效果。

柱和梁采用同一截面。

经计算，截面a的惯性矩为：iz=8.42x10mm，wz=2.8x10mm，ymax=300mm。

5.箱形杆件在满足双面焊接的情况下必需进行双面焊接，在不能满足双面焊时，九4七34123钢板的焊缝应做成30°斜槽进行塞焊。

焊缝高度不小于20mm，有效焊缝高度不小于14mm。

经计算，1m焊缝的抗剪承载力和抗拉承载力为329t，反力框架与预埋件之间的焊缝长度为12.8m，满足施工要求。

（计算如下：有效焊缝长度为1m，he=0.7hf=0.7）×20=14mmn=бfHelp=235n/mm2×14mm×1000mm=3.29×106n=329t，即每米高度20mm的焊缝承载力为329t。

）6.本卷共有5幅图纸，部分细节略去。

请仔细阅读图纸；四、预埋件抗拔力、抗剪力计算1、预埋件自身抗拔力计算：lw=18×（15cm-1cm）×2=5.04m垂直于焊缝长度的力：n=5.04×329t=1658t实际施工中设三块1.4×1.4的预埋板用于抗拔和抗剪，总抗拔力（抗剪力）f=3n=4974t，满足要求。

盾构机反力架始发架托架钢套筒受力计算

一、始发架受力验算盾构机重量表由上表得出盾构机总重为T=452t始发架剖面图始发架平面结构图（1）钢轨计算钢轨在前盾处受力最大，因此选择前盾部分的始发架进行计算，此段始发架长度为2880mm。

钢轨受斜向正压力，其腹板厚度为15mm。

前盾约155t，则每侧钢轨受竖直方向的力为78t，其轴向压力为F1=78/COS26.5°=87.2t。

则由前盾对钢轨腹板所产生压应力：σ1= F1/A =87.2/（2880×15）=20.7MPa刀盘重75t，每侧钢轨受竖直方向的力为38t，其轴向压力为F2=38/COS26.5°=42.5t。

仅按钢轨最前端200mm受力，则由刀盘对钢轨腹板所产生压应力：σ2= F2/A =42.5/（200×15）=142MPa普通碳素轨的屈服极限为405 MPa，按1.5安全系数取，其容许应力为270 MPa。

则钢轨腹板总压应力为：σ1+σ2=20.7+142=162.7 MPa<270 MPa因此，其强度符合要求。

（2）工字梁计算工字梁纵向按预埋钢板中心为支点进行计算，其受力简图如下所示。

经计算，其最大弯矩为61.69t.m，最大剪力为204.1t。

如下图所示。

工字梁截面属性如下：惯性矩: I=3×109mm4惯性半径: y=329mm腹板有效面积: A=25920mm2工字梁采用Q345B材质进行制作，其强度计算如下：弯曲应力：σ=My/I=61.69×329×107/（3×109）=67.7MPa<230 MPa剪应力：τ=204.1×104/25920=78.7 MPa<132 MPa因此，其强度符合要求。

（3）横梁计算横梁计算时，不考虑工字梁底部与预埋钢板的焊缝，前盾处始发架的横梁受力最大。

单侧梁承受前盾的竖向载荷为80t，因此由前盾产生的横向水平拉力为:F1=80×tan26.6°=40t，前盾处始发架有4根横梁，平均每根横梁受力为10t。

反力架钢箱靠结构稳定计算

反力架验算书一、钢箱后靠结构稳定性计算盾构出洞及初期掘进期间理论最大后座力1800t，而后座力主要由四根Ф460钢管（钢管作用于800mm×800mm钢箱梁上）及5根Ф500短钢管（作用于车站站台层台阶上），具体结构形式详见附图1《后座系统布置图》。

站台层及中板可以承受钢箱梁的反作用力。

故本次仅对我方后座系统进行分析。

图1 后座系统布置图（1）图1 后靠钢支撑剖面图（2）后座系统关键是通过钢箱梁及5个Ф500短钢管进行盾构推进后座力的传递――下半环管片（B块）通过5个Ф500短钢管将盾构推进的大部分后座力传递至车站底板；上半部（L、F块）借“π”梁通过6根Ф406钢管将力传递至钢箱梁上，再由钢箱梁传递至车站站台层及中板上。

而盾构出洞及初期掘进期间理论最大后座力1800t，故可粗略将单根Ф406钢管最大受力定为150t，单根Ф406钢管（壁厚15mm）最大轴线抗压240t，故无需对Ф406钢管受力进行分析、计算。

现仅需对800mm×800mm钢箱梁结构稳定性进行分析。

该钢箱梁进场后项目部已对其进行了经常验收，钢箱梁结构详见下图：《图2 钢箱梁结构剖面图》。

现对钢箱梁后座系统的结构稳定性进行核算。

图2 钢箱梁截面图XY现场布置钢箱梁跨距6.445m ，Ф460钢管作用位置及在钢箱梁上的最大弯矩详见图3、图4：T 2=150t GG G GG=1470KN G=1470KNM 1=896.7KN ·m M 2=1643KN ·m M max =2185.29KN ·mT 3=150t 图3 钢箱梁受力图图4 钢箱梁弯矩图T 1=150tG=1470KN钢箱梁最大受力弯矩：m kN M M M x ⋅=+=29.218521现要保证盾构推进时钢箱梁不丧失整体稳定，因采用的钢梁剖面为钢箱结构，根据《钢结构设计规范》（GBJ 17－88），当钢梁截面尺寸满足h/b0≤6，且l1/b0不超过《简支梁不需计算整体稳定性的最大值或值》表中规定的数值时，不必计算梁的整体稳定性。

盾构分体始发反力架与导梁计算书

盾构分体始发反力架与导梁计算书反力架与导梁计算书1工程概略1.1 编制依照1、整体施工进度计划与主体结构施工计划；2、武汉地铁有关规定与商定；3、武汉地铁 6 号线一期土建工程施工图设计技术要求；4、我公司现有的技术水平、施工管理水平易资本投入能力，机械设备配套能力；5、我公司近似工程的施工经验和科研成就；1.2 编制目的左线盾构施工已进入始发调试阶段，估计2014 年 3 月 17 号盾构机始发，为准时、保质保量达成地铁施工任务特编制此施工方案。

1.3 主要工程量本项目施工使用资料以下：反力架一套，直径609mm 钢支撑约 48m，600*25 工字钢 15m；混凝土总用量为： 8m3，模板为 16.2m2，钢筋用量为 0.751t。

2施工准备2.1 施工技术准备1)做好技术交底工作。

本工程每一道工序动工前，均需进行技术交底，技术交底是施工公司技术管理的一个重要制度，是保证工程质量的重要要素，其目的是经过技术交底使参加施工的全部人员对工程技术要求做到成竹在胸，以便科学地组织施工和按合理的工序、工艺进行施工。

2)技术交底专业均采纳三级制，即项目部技术负责人→专业工长→工人。

2.2 施工物质准备1)资料准备依据施工进度计划和施工估算的工料剖析，制定工程施工资料供给计划。

对各种设备资料按计划进场。

2)施工机械准备依据施工进度计划和施工估算供给的施工机械数目，对拟用的电钻、钻头、空压机、焊机等做好提早准备工作。

3导梁浇注制作3.1 始发导梁施工工艺流程盾构井清理→洞门丈量→放线→地板打眼→织筋→制模→浇注3.2 始发导梁设计要求及图纸本始发导梁参照盾构始发架尺寸参数而设计，采纳C50 钢筋混凝土结构，导梁内空为 2M，外侧高度为 0.64M，内侧高度为： 0.55M 宽度为： 0.8M，长度为9M,纵筋级别为 HRB335，抗剪腹筋等级为HPB235。

底板织筋为插入盾构井底板底板下 20CM。

在底板与盾构机的接触面采纳150*20CM的工字钢代替混凝土接触面，接触面预留10CM为振捣棒插进口。

盾构托架、反力架计算书 - 6-20

220千伏东台-盖山线路缆化工程（电缆土建部分）0#-5#工作井盾构基座、反力架计算书审核复核编制中电建路桥集团有限公司福州电力缆化工程总承包部二○二○年六月第1章基座计算书一、计算依据（1）《钢结构设计标准》（GB50017-2017）；（2）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）；（3）163#、009#盾构机设计图纸；二、基本参数（1）盾构机参数中交天和163#盾构机盾体总重约333t、009#盾构机盾体总重226.1t。

163#盾构机组件尺寸及重量表（2）盾构机基座盾构机基座使用250×250 H型钢制作，共12道横向支撑。

主受力结构为纵梁、横梁、并与连接杆焊接成一个整体，形成整体受力结构，盾构作用在轨道梁上，通过轨道传力到底座上，最后传递到始发架井底地基，轨道梁和支架采用焊接形式连接，其结构图如下。

基座平面图基座纵断面图基座横断面图（4）受力分析盾体重力荷载作用在轨道上，通过支架传递到底座基础，斜纵梁是受力主体，横梁把荷载传递到基础，主要受力梁为1号、2号与3号梁。

受力验算：盾构总重G=333t 其中：盾构刀盘重量G1＝35t 长度L1=1.882m；前盾总成重量G2＝105t L2=2.922m；中盾重量G3＝95t 长度L3＝2.765m；盾尾重量G4＝28t,长度L4＝4.090m。

由上面盾构各节段位置的重量和长度，可知结构最不利位置在前盾与刀盘组装后。

009#盾构机前盾加刀盘重量小于163#盾构机前盾加刀盘，因此只需检算163#盾构前盾下方的支承架是否满足受力要求即可。

取荷载分项系数取1.5，动载系数取1.25，则盾构前盾总成下方每根钢轨荷载为：P=1.5*1.25*1400/(2*2.922*sin62.5°)=506.3kN/m。

假设钢轨荷载均匀分布传递到支承架纵梁，则纵梁荷载q=506.3kN/m。

取支架单元支架计算：1）①号纵梁受力检算（按简支梁计算）：Mmax=ql/8=506.3×0.892/8=56.5kN/m查表可知P43轨（50Mn材质）截面参数为Wx=217.3 (cm3)、屈服强度σs (MPa)≥390MPaσmax=Mmax/Wx=56500/217.3Pa=259.8MPa<390MPa满足刚度要求。

盾构掘进反力架验算

盾构掘进反力架验算1.1 反力架结构说明反力架采用材质为Q235的δ20钢板焊制而成，所有焊缝强度要求等同于基材。

其结构如下图所示（反力架总图、反力架竖梁、反力架支承环、反力架斜连杆、反力架横梁）。

1.2 反力架受力及支撑条件（1）反力架安装位置：反力架安装在负8环后，距离洞门11000mm,后支撑位置如下图所示。

盾构机后推力取p=1000t图1.2-1 反力架与结构关系（2）初始掘进时反力架的受力分析在正式始发掘进时，已经安装好两环负环，采用错缝拼装，因此可以将其看成近似的刚性整体。

当初始掘进时，盾构机所需推力很小，钢管环可视为均匀受力，所产生压应力也呈环状均匀分布。

(3)掘进过程中推力逐渐加大反力架的受力分析如图所示，设定支撑点为A、B、C、，非支撑点D、E、F。

支撑点A、B、C处随着压力增加，产生一定的弹性变形，所产生位移为后支撑杆件弹性变形和梁弹性变形的组合，设定为△L1,这个位移量很小，在压力不能够使其产生塑性变形前，可视其为刚性。

非支撑点D、E、F处背后没有位移的限制，在压力产生挠曲变形后，设定它因挠曲变形所产生的位移为△L2。

当△L2大于△L1后，载荷重新分布，即支撑点处载荷P1急剧增加，非支撑点处载荷P2缓慢增大，并存在一上限值。

因此，载荷中心分布后，主要受力处为支撑点处。

它随着推理增大而加大，而非支撑点载荷P2缓慢增大，它的上限值由梁体的刚度决定，它仅须大于提供管片与钢管环的摩擦力而需要的压力即可。

由上述可知,反力架应力主要集中在后支撑点处,而后支撑材料采用Q235的φ609*16的钢管。

反力架应力集中处截面积远大于后支撑截面积,因此,校核后支撑强度及焊缝强度即可。

1.3 强度校核计算（1）盾构始发时，推力从下往上慢慢变小。

根据始发经验，为防止栽头，最低点油缸推力约为最高点环两倍。

根据这个设定，我们可以分析出支撑点最大载荷：承受载荷点为6点载荷分布为：1:1.5:2最大载荷为:（1000/2）×（2/4.5）=222t（2）反力架立柱下端与预埋件的焊接强度采用J422焊条焊接，焊高12mm.焊缝长度：700×2+500×2+100×2=2600mmJ422的焊缝金属的抗拉强度为42kg/mm2焊缝强度：三级焊缝强度为85%，考虑施工条件，这里考虑为75%。

反力墙计算说明书

盾构始发反力墙计算书
一、基本参数
盾构始发推力：50000kN
作用在反力架上的单位长度分布力为：50000÷(π×9.6)=1658kN/m
二、采用环梁（钢筋混凝土）方案
2.1 计算模型
图1 计算模型
采用shell单元；
约束条件：环梁与隧道二衬交界位置采用固结。

环梁厚度：2m。

荷载施加
2.2 计算结果
（1）环框梁弯矩
图3 混凝土环梁弯矩图M11（kN.m）
图4 混凝土环梁弯矩图M22（kN.m）
斜撑弯矩M11图
斜撑弯矩M22图
沿隧道方向结构变形图（mm）
配筋：
顶部：水平方向配双层φ28钢筋，间距100mm。

正面与反面均按此配筋
隧道侧壁侧，竖向为受力钢筋配置，竖向配双层φ28钢筋，间距100mm。

正面与反面均按此配筋。

底部：双层φ28钢筋，间距100mm。

正面与反面均按此配筋
环框梁角撑位置，双层φ28钢筋，间距100mm。

正面与反面均按此配筋
斜撑：双层φ28钢筋，间距200mm。

正面与反面均按此配筋
拉筋：
环框梁范围：φ12，间距150x150
斜撑：φ12，间距200x200
另外，环框梁顶部与隧道侧壁交界位置处，加密与隧道侧壁的钢筋连接，防止受剪破坏。

盾构区间隧道结构计算书

西场站〜西村站〜广州火车站〜草暖公园区间盾构隧道结构计算书一、结构尺寸隧道内径：5400;隧道外径：6000;管片厚度：300mm 管片宽度：1500mm 二、计算原则选择区间隧道地质条件较差、隧道埋深较大、地面有特殊活载（地面建筑物桩基、铁路线等）等不同地段进行结构计算。

三、计算模型计算模型采用修正惯用设计法。

考虑管片接头影响，进行刚度折减后按均质圆环进行计算；水平地层抗力按三角形抗力考虑；计算结果考虑管片环间错缝拼装效应的影响进行内力调整。

弯曲刚度有效率 n =0.8，弯矩增大系数E =0.3。

计算简图如下图所示。

使用ANSYS?序软件进行结构计算。

四、计算荷载荷载分为永久荷载、活载、附加荷载和特殊荷载等四种。

1）永久荷载：管片自重、水土压力、上部建筑物基础产生的荷载。

考虑地层特征采取水土合算或水土分算。

2）活载：地面超载一般按20KN/m 计；有列车通过地段按40KN/m 计。

3）附加荷载：施工荷载一一盾构千斤顶推力，不均匀注浆压力，相邻隧道施工影响等。

4）特殊荷载：地震力一一按抗震基本烈度为7度计算，人防荷载按六级人防计算, 按水平弹性抗力地面超载自重J水平弹性抗力侧向水土压力I 1 1 ] i 1 1】1 1 I ]基底竖向反力修正惯用设计法计算模型计算模型节点划分动载化为静载计算。

五、内力计算1、一般地段：地质条件较差、埋深较大地段（地面超载20KN/m）:里程YCK5+990选取地质钻孔为MEZ2-A073隧道埋深约33.9m,地下水位在地面下5.0m。

地层由上至下分别为<1>-7.3m；<5-1>-39.2m ；<5-2>-20m。

隧道所穿过地层为<5-2>。

隧道横断面与地层关系如下图所示：<b-2>隧道横断面与地层关系2、列车通过地段：地面超载40KN/m，里程YCK6+050选取地质钻孔为MEZ2-A166隧道埋深约35.5m,地下水位在地面下12.5m。

盾构机反力架计算书

盾构机反力架计算书太平桥站盾构始发反力架支撑计算书一、工程情况说明哈尔滨地铁一号8标工业大学—太平桥区间投入一台德国海瑞克盾构机进行施工，编号S-285，从太平桥站西端头下井。

我们对反力架采取水平撑加斜支撑的形式加固，将反作用力传递至车站底板、中板及侧墙。

二、反力架及支撑示意图12中板侧反反力力墙架架底板底板121-12-2计算说明:1、根据以往施工情况，始发盾构机推力按照800T进行计算，其中底部千斤顶油压按照200bar，两侧按照140bar，顶部千斤顶不施加推力;2、通过管片和基准钢环调节，每组千斤顶所在区域按照均布荷载进行计算;3、水平支撑采用200mm及250mm宽翼缘H型钢，分别支撑与车站底板及侧墙上，斜撑采用200mm宽翼缘H型钢，45度角撑于车站底板上;4、反力架经几次始发使用，梁自身抗弯和抗剪无问题，本次不予计算。

三、力学模型图A44.7t/m44.7t/mBDC89.4t/m盾构机在顶推过程中反力架提供盾构向前掘进的反力，通过焊接在反力架上的型钢支撑，将力传递到车站结构上。

为保证反力架能够提供足够的反力，以确保前方地层不会发生较大沉降。

要求型钢支撑强度足够。

四、计算步骤1、模型简化假设千斤顶推力平均分配到四个支撑边，即每边承受200t的压力。

2、轴力验算1)底边σ,F/A,F/(8，A，2，A),2000000/(8，6428，2，9218),28.6MPa 1122 200mm H型钢截面面积A=6428mm12 250mm H型钢截面面积A=9128mm2σ,σ,210MPa 1max2)右侧边σ,F/A,F/(10，A),2000000/(10，6428),31.1MPa 21σ,σ,210MPa 2max3)顶边σ,F/A,F/(4，A),2000000/(4，6428),77.8MPa 31σ,σ,210MPa 3max4)左侧边σ,2，F/A,2，F/(6，2A),2，2000000/(6，2，6428),51.9MPa41σ,σ,210MPa 4max综上，支撑抗压能力满足要求。