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：

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 374

1G ，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： （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：2

4m 102670.03.890 A -⨯=⨯=，2号梁长0.567m L =。

支

撑钢板最小惯性矩4

433

m in

1088.212

)03.0(89.012m bh I -⨯=⨯==，

0087.012

12i 2

3min 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 23547.610

2671073.17243

=<=⨯⨯==-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 满足受力要求。 螺栓受力： 焊缝受力：

根据以上计算可知盾构托架满足盾构机始发的受力要求。

附件4盾构机的推力计算

盾构机的推力计算按照始发阶段泥岩地层进行计算。 1、在软土中掘进时盾构机的推力的计算

地层参数按⑦1-1泥岩、粉砂质泥岩选取，由于岩土体中水量较小，所以水压力的计算按水土合算考虑。选取可能出现的最不利受力情况埋深断面进行计算。根据线路的纵剖面图，⑦1-1层埋深不大，在确定盾构机拱顶处的均布围岩竖向压力P e 时，可直接取全部上覆土体自重作为上覆土地层压力。

盾构机所受压力： P e =γh+P 0 P 01=P e +G/DL P 1=P e ×λ

P 2=(P+γ.D)λ

式中：λ为水平侧压力系数，λ=0.42 h 为上覆土厚度，h=12.5m γ为土容重，γ=1.9t/m 3 G 为盾构机重，G=340t

D 为盾构机外径，D=6.25m ；L 为盾构机长度，L=8.39m ；P 0为地面上置荷载，P 0=2t/m 2；P 01为盾构机底部的均布压力；P 1为盾构机拱顶处的侧向水土压力；P 2为盾构机底部的侧向水土压力；P e =1.9×12.5+2=25.75t/m 2

P 01=25.75+340/（6.25×8.39）=32.23t/m 2P 1=25.75×0.42=10.81t/m 2 P 2=(25.75+2×6.25)×0.42=16.06t/m 2 盾构推力计算

盾构的推力主要由以下五部分组成：

式中：F 1为盾构外壳与土体之间的摩擦力；F 2为刀盘上的水平推力引起的推力

F 3为切土所需要的推力；F 4为盾尾与管片之间的摩阻力 F5为后方台车的阻力

为水平土压力式中：d P ，）（2

D

h P d +=λγ 式中：C 为土的粘结力，C=6.3t/m 2

式中：W C 、μC 为两环管片的重量（计算时假定有两环管片的重量作用在盾尾内，当管片容重为2.5t/m3，管片宽度按1.5m 计时，每环管片的重量为24.12t ），两环管片的重量为48.24t 考虑。μC =0.3

式中：G h 为盾尾台车的重量，G h ≈160t ； θ为坡度，tg θ=0.025 μg 为滚动摩阻，μg =0.05

盾构总推力：t F 67.165400.1247.143.1936.3863.1048=++++= 盾构的扭矩计算

盾构配备的扭矩主要由以下九部分组成。在进行刀盘扭矩计算时： 式中：M 1为刀具的切削扭矩；M 2为刀盘自重产生的旋转力矩

M 3为刀盘的推力荷载产生的旋转扭矩；M 4为密封装置产生的摩擦力矩

M 5为刀盘前表面上的摩擦力矩；M

6

为刀盘圆周面上的摩擦力矩

M 7为刀盘背面的摩擦力矩；M

8

为刀盘开口槽的剪切力矩

M

9

为刀盘土腔室内的搅动力矩

a．刀具的切削扭矩M

1

式中：C

г

：土的抗剪应力，

C г=C+P

d

×tgφ=2.5+13.09×tg22°=7.79t/m2

h max ：刀盘每转的最大切削深度，h

max

=8cm/转

R 0：最外圈刀具的半径，R

=3.14m

b．刀盘自重产生的旋转力矩M

2

M 2=GRμ

g

式中：G：刀盘自重，计算时取刀盘的自重为G=60t R：轴承的接触半径，计算时取为R=2.6m

μ

g ：滚动摩擦系数，计算时取为μ

g

=0.004

M

2

=60×2.6×0.004=0.624t﹒m

c．刀盘的推力荷载产生的旋转扭矩M

3

M 3=W

p

R

g

μ

z

W

p

=απR

c

2P

d

式中：W

p

：推力荷载；α：刀盘封闭系数，α=0.70

R g ：轴承推力滚子接触半径，R

g

=1.25m；R

c

：刀盘半径，R

c

=3.14

μ

z ：滚动摩擦系数，μ

z

=0.004；P

d

：水平土压力，P

d

=13.09t/m2

W

p

=0.70π×3.142×13.09=283.82t；

M

3

=283.82×1.25×0.004=1.42t﹒m

d．密封装置产生的摩擦力矩M

4

M 4=2πμ

m

F（n

1

R

m1

2+n

2

R

m2

2）

式中：μ

m ：密封与钢之间的摩擦系数，μ

m

=0.2；F：密封的推力，F=0.15t/m

n 1、n

2

：密封数，n

1

=3n

2

=3；R

m1

、R

m2

：密封的安装半径，R

m1

=1.84mR

m2

=2.26m；

M

4

=2π×0.2×0.15×（3×1.842+3×2.262）=4.80t·m

e．刀盘前表面上的摩擦力矩M

5

式中：α：刀盘开口率，α=0.34；μ

P ：土层与刀盘之间的摩擦系数，μ

P

=0.15

R：刀盘半径，R=3.14m