反力架与托架计算书.doc
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。
反力架及支撑体系计算书20160712
反力架及支撑体系计算书审批人：审核人：编制人：编制单位：编制日期：二0一六年七月一、反力架的结构形式1.1、反力架的结构形式如图一所示。
图一反力架结构图1.2、各部件结构介绍（1）立柱立柱为焊接箱型梁，规格为箱800X600X30X40，材质为Q235-B钢材，具体形式及尺寸见图二。
图二立柱结构图（2）上横梁上横梁为焊接H型钢构件，规格为H800X600X30X40，材质为Q235-B钢材，其结构如图三所示。
（3）下横梁下横梁为焊接H型钢构件，构件规格及材质均同上横梁。
图三上下横梁结构图（4）八字撑八字撑为焊接H型钢构件，规格为H800X300X30X30，材质为Q235-B，八字撑共有4根，中心线长度为2222mm，截面尺寸如图四所示。
图四八字撑接头结构图1.3、反力架支撑结构形式支撑主要有斜撑和直撑两种形式，按照安装位置分为立柱直支撑、立柱斜支撑、下横梁直支撑，上横梁紧贴中隔板。
支撑结构形式如图五所示。
图五支撑结构形式图图六直支撑和斜支撑结构形式图（1）立柱支撑（以右线盾构反力架为例）：线路中心右侧（西侧）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，线路中心线左侧（东侧）斜支撑；支撑材料均采用直径508mm，壁厚10mm的钢管。
始发井西侧立柱支撑是3根直撑(中心线长度为2200mm)，始发井东侧立柱是2根斜撑(中心线长度分别为6776mm和4152mm，与水平夹角分别为40度和18度)和一根直撑(中心线长度为2200mm)。
（2）上横梁紧贴中隔板。
（3）下横梁支撑：材料均采用直径508mm，壁厚10mm的钢管(2根中心线长度为2200mm的直撑)。
二、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9环后，距离洞门11400mm, 后支撑位置如下图所示：（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。
反力架计算书
目录一、设计、计算总说明 (1)二、计算、截面优化原则 (1)三、结构计算 (1)3.1 反力架布置形式 (1)3.2力学模型 (2)3.3 荷载取值 (3)3.4力学计算 (3)四、截面承载能力复核 (6)4.1 截面参数计算 (6)五、截面优化分析 (8)六、水平支撑计算 (9)七、螺栓连接强度设计 (10)7.1计算参数确定 (10)7.2 弯矩设计值Mmax和剪力设计值Vmax (10)一、设计、计算总说明该反力架为广州市地铁21号线11标[水西站～长平站]盾构区间右线盾构机始发用。
反力架外作用荷载即盾构机始发的总推力乘以动荷载效应系数加所有不利因素产生的荷载总和，以1600吨水平推力为设计值。
反力架内力计算采用中国建筑科学研究院开发的PKPM2005版钢结构STS 模块为计算工具。
对于螺栓连接、角焊缝连接处的设计，仅仅计算其最大设计弯矩和剪力值，而不作截面形式设计，可根据提供弯矩、剪力设计值来调整截面是否需要做加固处理。
二、计算、截面优化原则1、以偏向于安全性的原则。
所有计算必须满足实际结构受力的情况，必须满足强度、刚度和稳定性的要求。
2、在满足第1项的前提下以更符合经济性指标为修改结构形式、截面参数等的依据。
3、参照以往施工项目的设计经验为指导，借鉴其成熟的结构设计形式，以修改和复核计算为方向进行反力架结构设计。
4、但凡构件连接处除采用螺栓连接外，需要视情况进行必要的角焊缝加固，特殊情况下，可增设支托抗剪、焊钢板抗弯，以保证连接处强度不低于母体强度。
三、结构计算3.1 反力架布置形式由两根立柱和两根横梁以及水平支撑组成。
立柱与横梁采用高强螺栓连接，为加强整体性一般按照以往施工项目的施工经验另需在连接处焊接，故所有节点都为固定连接。
所有连接在设计时必须要求连接处强度不得低于母体强度。
图3-1 反力架平面布置图3.2力学模型如上图所示，反力架为一门式刚架。
立柱计算高度为6630mm，上下各有两个横梁，计算跨度为5700mm。
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、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。
反力架与托架计算书
本表为施工单位向监理部报审的通用表。
1、始发/接收托架计算书1.1始发/接收托架简介始发/接收托架主受力结构为纵梁、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/接收托架井底地基，轨道梁和支架采用螺栓、焊接形式连接，其结构图如下所示：图1.1 支承架主视图图1.2 支承架平、侧面图1.2受力分析1、如上图所示，盾身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。
2、受力验算盾构总重G=377t 其中：盾构刀盘重量G1＝68t 长度L1=1.645m，前盾总成重量G2＝110t，L2=2.927m，中盾重量G3＝110t，长度L3＝3.63m，盾尾重量G4＝35t，长度L4＝4.045m。
由上面盾构节段位置的重量和长度，可知结构最不利位置在前盾总成，因此只需检算盾构前盾总成下方的支承架是否满足受力要求即可。
3、取荷载分项系数取1.2，动载系数取1.25，则盾构前盾总成下方每根钢轨荷载为：P=1.2x1.25x1100/(2x2.927)=281.86kN/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=281.86kN/m ； 取支架单元支架计算： 纵梁受力检算： 按简支梁计算；Mmax=ql2/8=281.86×0.892 /8=27.91kN/mmax max m []181xM MpW σ=σ=max max 62791048.1579.810x M Mpa W -σ===⨯满足刚度要求 底横梁检算：F ＝P ×cos62.5°=130.15t,平均分配到4根横梁上，则每根横梁拉力T 1＝32.54t T=2T 1＝65.08满足受力要求。
4、支架横梁中连接螺栓计算：通过受力分析，支架横梁中连接螺栓为轴向受拉连接 螺栓采用４个M27高强螺栓 强度等级8.8级 由表查得1个M24高强螺栓受拉设计承载力b t N =164Kn N ≥F/b t N =650800/164000=4 满足设计要求1.3结论以上力学分析中所采用的受力模型有些采用简化计算，但计算结果都偏于安全，能够满足结构力学要求。
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。
长乐坡盾构机反力架及托架检算书
长乐坡盾构机反力架及托架检算书
2009.11.24
一、计算依据
西安始发托架加工件图、反力架和预埋件图，及其参数情况。
二、反力架计算
（1）计算内容及说明：
负压环区采用沿圆周共10台布置，每台200吨力施加。
约束根据实际采用铰支撑。
反力图如下，单位KN：
后背斜腿梁轴力图
负压区的受弯
（2）结论及建议
后背墙斜腿达到532吨的轴力，建议增大截面，截面选型上尽量采用圆形截面，如果采用H型截面多设加劲。
负压环区虽然出现了732.7KN.m的弯矩,但是发生在截面加强区,不会造成大的后果。
预埋件抗剪请按照反力图确定是否重新设置。
其他杆件工作正常。
二、托架计算
（1）荷载情况
假设10号梁共分担1/8的重量，3号梁共分担7/8（约87.5%）的
组合最大应力137.5MPA.其它杆件合理.。
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。
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关庙大桥托架计算书目录一、设计依据0二、计算数据0三、计算荷载1四、底模桁架计算2五、横梁计算4六、三角托架计算5七、牛腿计算6八、结论6主墩0＃块托架计算书一、设计依据1、《钢结构设计手册》第三版2、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》J462-20193、《钢结构设计规范》(GB 50017-2019)二、计算数据1、钢筋混凝土容重：ρ=26.5kN/m32、钢模板(外模、底模)：Q1=1.4kN/m2×418m2=585.2kN3、外侧模总重量：Q2=253.86kN4、箱梁内模总重量：Q3=335.72KN5、翼缘板区混凝土总重量：Q4=245.79KN6、顶板混凝土总重量：Q5=660.38KN7、人群荷载及各种施工荷载：Q6=2kN/m2三、计算荷载托架荷载设计值0号块平面布置示意图如下1、底板区(单边)1-1截面(底板区0米处)W1 =ρ×(5-1.1×2)×2.147+Q6×(5-1.1×2)+ρ×0.3×0.3 =26.5×(5-1.1×2)×2.147+ 2×(5-1.1×2)+26.5×0.3×0.3=167.29kN/m2-2截面(底板区2.5米处)W2 =ρ×(5-1.1×2)×1.3+Q6×(5-1.1×2)+ρ×0.3×0.3=26.5×(5-1.1×2)×1.3+2×(5-1.1×2)+26.5×0.3×0.3=104.45kN/m3-3截面(底板区3.0米处)W3=ρ×(5-1.1×2)×1.29+Q6×(5-1.1×2)+ρ×0.3×0.3=26.5×(5-1.1×2)×1.29+2×(5-1.1×2)+26.5×0.3×0.3=103.70kN/m2、翼板区W4= q2+q4=235.86+245.79=499.65 kN3、腹板区(单边单侧)1-1截面(腹板区0米处)W5=ρ×11×1.1 +Q6×1.1=26.5×11×1.1+2×1.1=322.85kN/m2-2截面(腹板区2.5米处)W6 =ρ×10.653×0.6+Q6×1.1=26.5×10.653×0.6+2×1.1=312.73kN/m3-3截面(腹板区3.0米处)W7 =ρ×10.583×1.1+Q6×1.1=26.5×10.583×1.1+2×1.1=310.69kN/m4、顶板区(单边)1-1截面(顶板区0米段)W8 =ρ×(5-1.1×2)×0.96+ρ×1.2×0.4=26.5×(5-1.1×2)×0.96+26.5×1.2×0.4=83.95kN/m2-2截面(顶板区2.5米段)W9 =ρ×(5-1.1×2)×0.46+ρ×1.2×0.4=26.5×(5-1.1×2)×0.46+26.5×1.2×0.4=46.85kN/m3-3截面(顶板区3.0米段)W 10 =ρ×(5-1.1×2)×0.46+ρ×1.2×0.4=26.5×(5-1.1×2)×0.46+26.5×1.2×0.4=46.85kN/m四、托架上层反力架计算托架承载能力采用空间有限元程序MIDAS进行计算。
托架计算书(低版OFFICE本打开)
坪岗2#大桥主桥箱梁0-2#块施工托架计算书一、计算依据1.《坪岗2#大桥二阶段施工图》2.《材料力学》(孙训方)3.《结构力学》（杨弗康、李家宝）4.《结构设计原理》(叶见曙)5.《路桥施工常用数据手册》(杨文渊)6.《建筑施工计算手册》（江正荣）二、计算过程左线0-2#梁段悬出段长2.5m, 腹板厚0.60m, 底板厚t=0.7~0.673m, 梁高H=5.0~4.823m。
（采用分次浇筑）(一)荷载计算1.钢筋砼按26KN/ m3计2.振捣荷载按5KN/m23.人群荷载按2.5KN/m24.模板自重及构件自重根据实际确定。
5.结构计算安全系数K=K1K2=1.2×1.05=1.26K1为荷载冲击系数K2为钢结构加工焊缝引起重量的增加量。
按左线0-2#梁段计算①每片托架自重忽略不计;②底模采用方墩模型（1.5m×3m×4块）工字钢及方木自重17.08+17.78+14.17=49.03KN③将腹板砼自重近似看作均布荷载偏于安全计算各梁承受混凝土荷载力计算：q１=［0.6×(5.0+4.823)÷2+(0.7+0.635)×0.325÷2+(0.025+0.35)×0.325÷2+0.325×(0.7+0.673)÷2］×26=89.648KN/mq2=［1.325×(0.7+0.673)÷2+(0.635+0.4)×1.325÷2］×26=41.47KN/mq3=［1.5×(0.7+0.673)÷2+0.4×1.5］×26=42.38KN/m④单根纵梁荷载组合。
q1=［89.648+（5×0.925×2.5+2.5×0.925×2.5+49.03÷6×0.925）÷2.5］×1.26=125.507KN/mq2=［41.47+（5×1.325×2.5+2.5×1.325×2.5+49.03÷6×1.325）÷2.5］×1.26=70.23KN/mq3=［42.38+（5×1.5×2.5+2.5×1.5×2.5+49.03÷6×1.5）÷2.5］×1.26=73.751KN/m 受力最大的为1#托架，若其计算能够通过，其它各片托架肯定也能满足施工要求。
地铁反力架、托架计算书docx
回转半径（i） ix=10.81cm iy=6.32cm ix=8.62cm iy=5.02cm ix=4.78cm iy=1.53cm
面积矩（s） Sx=476.28cm3 Sy=221.53cm3 Sx=262.74cm3 Sy=121.9cm3 Sx=29.6cm3 Sy=8.81cm3
HW250*250*9*14
图 4-18 始发井支架剪应力云图
图 4-19 紫霞三路站支架剪应力云图
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图 4-20 二次始发井支架剪应力分布图
图 4-20 地裂缝暗挖隧道支架剪应力分布图 根据各工况下剪应力计算分析结果显示， 剪应力最大值发生在支座、 及侧向支撑的位置，由计算结果可知： 1. 在盾构始发井始发时反力架剪应力最大值 80.84Mpa， 分布上下 横梁支座处；
A=13.28cm2 A=187cm2
3.2 荷载计算 3.2.1 始发托架荷载
1. 始发托架自重荷载（软件自行计算） 2. 盾构机主机荷载
表 3-3 盾构主机荷载
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序号 1 2 3 4
名称 刀盘 前盾 中盾 尾盾
数量 1 1 1 1
规格尺寸（mm） Φ6280*1785 Φ6280*2083 Φ6280*2820 Φ6280*3890
4-1 吊入前盾后托架荷载工况
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4-2 吊入前盾后托架变形
4-3 吊入前盾后支架剪应力云图
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4-4 吊入前盾后支架组合应力图
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。
反力架及发射托架计算书
附件一反力架及发射托架计算书1、反力架计算模型采用梁单元共计225个，上下横梁根据实际设置水平约束在两端及中间，图一：模型图荷载情况：根据现场地质情况，启动推力取3000T，环向分布于负压环16组油顶位置。
（1）水平反力仅仅显示关注的水平向反力，其反力图如下图二（单位KN），并汇总于下表一;表一：水平反力汇总表（KN）如下图三，斜靠梁轴力为300T，现场设置斜撑保证其稳定性。
图三：斜靠梁轴力图截面特性I=9.584x10-4m4；A=2.2167 x10-2m2 压杆稳定计算[]10.02mNAi mφσ≤====l约取0.6米1320.6300.020.9363000101410.9361881752.126710liMpa Mpaμλφ-==≈=⨯=≤⨯=⨯（3）钢负压环应力及挠度应力如下图四，最大弯应力185Mpa，小于容许值。
挠度如下图五，最大水平位移7mm。
图五：水平位移（4）立柱及上下横梁弯应力，最大175Mpa, 如下图六；水平力作用后最大水平位移5mm，见图七；图七：立柱及上下横梁位移图2、托架计算（1）荷载情况盾构重量为450T，按照10号梁（8米长）分担1/8的重量，35.2KN/m,3号梁（9(2)如下图九，弯矩和轴力组合最大应力137.5Mpa，杆件安全。
图九：托架应力图计算结论通过以上计算分析，反力架和托架各个构件安全。
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中板反力架底板反力架底板2-2 侧墙121-1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/mDC89.4t/mB44.7t/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σ1?F/A?F/(8?A1?2?A2)?2000000/(8?6428?2?9218)?28.6MPa 200mm H型钢截面面积A1=6428mm2 250mm H型钢截面面积A2=9128mm2σ1?σmax?210MPa 2）右侧边σ2?F/A?F/(10?A1)?2000000/(10?6428)?31.1MPaσ2?σmax?210MPa 3）顶边σ3?F/A?F/(4?A1)?2000000/(4?6428)?77.8MPa σ3?σmax?210MPa 4）左侧边σ4?2?F/A?2?F/(6?2A1)?2?2000000/(6?2?6428)?51.9MPa σ4?σmax?210MPa综上，支撑抗压能力满足要求。
反力架设计计算书
反力架计算书设计焊接箱形钢梁截面选用I63 组合而成，16mm厚A3钢板加工焊接成型,梁上作用盾构推进荷载。
钢材屈服强度fy =235N/mm2,屈服剪力fv=136N/mm2。
荷载系数对恒载取1.2，对活载取 1.4，钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值fd=215N/mm2,抗剪强度设计值fvd=125N/mm2. 箱梁具体截面尺寸见图。
长梁计算一、梁截面系数梁截面尺寸如下图所示:图1.1 梁截面图A=16750×3+178×3×16=67338（mm2）1.1对两主轴弹性截面模量X轴距上、下翼缘边缘的距离：y1=332（mm）y2=267（mm）惯性矩：Iy=3×980840000﹢2×534×16×3232=4725293952（mm4）Ix=3×18120000﹢2×16×5343/12﹢2×16750×1782=1115774000（mm4）截面模量： Wx =Ix/y2=1115774000/267=4178928.8（mm3）W y =Iy/x2=4725293952/332=14232813.11（mm3）1.2荷载与内力盾构始发总推力为2000T，共由四个横梁来承担，故单个横梁承受载荷为500T均布荷载: 集中荷载设计值:F=5000(KN)二、荷载组合2.1确定最不利组合根据反力架背后支撑情况，进行力学建模，按不等跨连续梁计算：2.2集中荷载弯矩：-3825.7KN.MM5285KN.MMM剪力：1830.76KN1664.73KN-3169.24KN2.3均布荷载根据计算均布荷载占集中荷载的1.97%，此处忽略不计。
2.4荷载组合M=5285.78（KN/mm）maxV=3169.24（KN）max三、截面强度验算3.1弯曲正应力：按边缘强度准则：Mx /Wnx=5285.78×103/14232813.11=0.4(N/mm2)＜fd=215 N/mm2满足要求；3.2剪应力：τmax =Q/A=3169.24×103/663378=4.8(N/mm2) ＜fvd=125N/mm2满足要求；四、腹板加劲肋区格的稳定计算箱梁设加劲肋，分隔加劲肋间距150mm，四面固定，加劲肋区隔可不验算局部稳定性。
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本表为施工单位向监理部报审的通用表。
1、始发/接收托架计算书
1.1始发/接收托架简介
始发/接收托架主受力结构为纵梁、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/接收托架井底地基，轨道梁和支架采用螺栓、焊接形式连接，其结构图如下所示：
图1.1 支承架主视图
图1.2 支承架平、侧面图
1.2受力分析
1、如上图所示，盾身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。
2、受力验算
盾构总重G=377t 其中：盾构刀盘重量G1＝68t 长度L1=1.645m ，前盾总成重量G2＝110t ，L2=2.927m ，中盾重量G3＝110t ，长度L3＝3.63m ，盾尾重量G4＝35t ，长度L4＝4.045m 。
由上面盾构节段位置的重量和长度，可知结构最不利位置在前盾总成，因此只需检算盾构前盾总成下方的支承架是否满足受力要求即可。
3、取荷载分项系数取1.2，动载系数取1.25，则盾构前盾总成下方每根钢轨荷载为：P=1.2x1.25x1100/(2x2.927)=281.86kN/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=281.86kN/m ； 取支架单元支架计算： 纵梁受力检算： 按简支梁计算；
Mmax=ql2/8=281.86×0.892 /8=27.91kN/m
max
max m []181x
M Mp W σ=
σ=p max max 6
27910
48.1579.810
x M Mpa W -σ=
==⨯
满足刚度要求
底横梁检算：
F＝P×cos62.5°=130.15t,平均分配到4根横梁上，则每根横梁拉力T1＝32.54t
T=2T1＝65.08
满足受力要求。
4、支架横梁中连接螺栓计算：
通过受力分析，支架横梁中连接螺栓为轴向受拉连接
螺栓采用４个M27高强螺栓强度等级8.8级
N=164Kn
由表查得1个M24高强螺栓受拉设计承载力b
t
N=650800/164000=4 满足设计要求
N≥F/b
t
1.3结论
以上力学分析中所采用的受力模型有些采用简化计算，但计算结果都偏于安全，能够满足结构力学要求。
本文分析盾构始发/接收托架的主要受力部件和容易破坏的部位，经过以上分析各个部件都能满足受力要求，因此盾构始发/接收托架能够满足施工的受力要求。
2、反力架结构计算书
2.1设计、计算总说明
该反力架为厦门地铁盾构机始发用。
反力架外作用荷载即盾构机始发的总推力乘以动荷载效应系数加所有不利因素产生的荷载总和，以1600t水平推力为设计值。
对于螺栓连接、角焊缝连接处的设计，仅仅计算其最大设计弯矩和剪力值，而不作截面形式设计，可根据提供弯矩、剪力设计值来调整截面是否需要做加固处理。
2.2计算、截面优化原则
1、以偏向于安全性的原则。
所有计算必须满足实际结构受力的情况，必须满足强度、刚度和稳定性的要求。
2、在满足第1项的前提下以更符合经济性指标为修改结构形式、截面参数等的依据。
3、参照其他施工单位成熟的设计经验为指导，借鉴其成熟的结构设计形式，以修改和复核计算为方向进行反力架结构设计。
4、但凡构件连接处除采用螺栓连接外，需要视情况进行必要的角焊缝加固，特殊情况下，可增设支托抗剪、焊钢板抗弯，以保证连接处强度不低于母体强度。
2.3结构计算
2.3.1反力架布置形式
由两根立柱和两根横梁以及水平支撑组成。
立柱与横梁采用高强螺栓连接，为加强整体性一般按照以往其他单位的施工经验另需在连接处焊接，故所有节点都为固定连接。
所有连接在设计时必须要求连接
处强度不得低于母体强度。
见图2.1所示：
2.3.2力学模型
反力架为一门式刚架。
立柱计算高度为6500mm ，上下各有两个横梁，计算跨度为5.85mm 。
结构见图2.3.根据连接形式，以及荷载传递路径可按如下计算模型设计，见图2.4所示。
2.3.3荷载取值
根据盾构公司提供盾构推进总荷载设计值为F=2000t ，平均分配到钢圆环上。
如右图2.2所示。
钢圆环把荷载传递到反力架上的四个受力区域（即斜线区域）每个区域的F i = F 2 = F 3 = F 4 =F/4=5000kN 。
图2.1
图2.2 反力架平面布置图
图2.3 反力架计算模型
2.3.4力学计算
其中： 1、斜线部分钢负环与支架直接接触段；
2、Z 1～Z 12为支承杆，与反力架固接，另一端与井壁预埋钢板固接；
3、盾构机水平推力F -> 负环管片 -> 钢圆环 -> 反力架 -> 支撑杆->井底、井壁的支座。
根据以上分析，我们分别建立横梁、立柱、支撑的计算模型。
因为横梁的荷载是传递到立柱和水平支撑上的，故应计算为横梁-立柱-支撑杆-井壁支座。
1、横梁L1计算
q=F 1/3.8m=5000/3.8＝1316 kN/m. L 0=5.85m
建立受力模型如图所示：
1316000
131600013160001
2
3
4
( 1 )( 2 )( 3 )1.95
1.95
1.95
图2.4 受力模型图
计算最大弯矩 Mmax=381.25kNm
横梁横截面如下图所示：
图2.5 横梁横截面图
内力计算： 截面参数：
A =342.000(cm 2) Ix=185706.000(cm 4) Wx=6190.200(cm ³)
6
max 6
38125061.59106190.210
x M Pa W -σ=
==⨯⨯ 因横梁设置横向加劲肋，故梁的局部稳定性满足施工要求，不再验算。
支座反力计算：
R1＝R4＝93.2kN R2=R3=2407kN 2、立柱计算
立柱截面图如下图所示：
图2.6 立柱截面图内力计算：
截面参数如下：
A =684(cm2)
Ix=371412(cm4)
Wx=12380(cm³)
3、建立受力模型：
q=F/3.8m=1640kN/m.
L0=5.88m
图2.7 受力模型图计算最大弯矩：
Mmax=698.4kNm
6max 6
698400
56.4101238010
x M Pa W -σ=
==⨯⨯： 强度满足受力要求
因横梁设置横向加劲肋，故梁的局部稳定性满足施工要求，不再验算。
支座反力计算：R1=R4=238.4kN R2=R3=3354.4kN 计算各支撑杆作用力：
Z1=Z4=Z9=Z12=238.4+93.2=331.6kN Z5=Z6=Z7=Z8=3354.4kN Z2=Z3=Z10=Z11=2407kN
支撑杆材料选用φ600-12mm 钢管，截面积A ＝195.3cm 2
364
3354.410171.810195.310F pa A -⨯σ===⨯⨯
2.3.5结论
结论：经验算合格，满足施工要求。