模板受力分析

模板台车受力分析

1、台车构成

隧道全断面衬砌台车主要由门型框架（纵梁、横梁、底梁、竖撑、顶推螺杆斜撑）、面板（顶模板、边模板、加强肋）、行走系统（滑动钢轮、电动机）、液压系统、连接件及紧固装置构成。各构（杆）件采用M20螺栓连接，螺栓孔均采用机械成孔，孔径较螺栓杆体大2mm。

台车构造具体见图一、图二。

图一：全断面衬砌台车构造图

图二：9m长衬砌台车侧视图整体式衬砌台车总体构造如下所示：

顶模总成：2组；

顶部架体：1组；

升降油缸：4件；

平移装置：2组；

门架体：1组；

边模总成：2组；

边模丝杠：26件；

边模通梁：8件；

边模油缸：4件；

底部丝杠体：14件。

台车标准长度为9m时，设置12个工作窗口。

二、台车结构受力检算

模板支架如图1所示。

计算参照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210-2001)、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《砼泵送施工技术规程》(JG/T3064-1999)。

1、荷载计算

（1）、荷载计算

1）、上部垂直荷载

永久荷载标准值：

上部混凝土自重标准值：1.9×0.6×11.0×24=200.64KN

钢筋自重标准值：9.8KN

模板自重标准值：1.9×11.0×0.01×78.5=16.4KN

弧板自重标准值：（11.0×0.3×0.01×2+11.0×0.3×0.01）×78.5=7.77KN

台梁立柱自重：0.0068×（1.15+1.45）×2×78.5=2.78KN

上部纵梁自重：（0.0115×8.2+0.015×1.9×2）×78.5=11.88KN 可变荷载标准值：

施工人员及设备荷载标准值：2.5

振捣混凝土时产生的荷载标准值：2.0

2）、中部侧向荷载

永久荷载标准值：

新浇注混凝土对模板侧面的压力标准值：

F=0.22rctoβ1β2v 1/2

=0.22×25×8×1.2×1.15×10.5=60.6KN/m2

F=rc×H=25×3.9=97.5KN/m2

取两者中的较小值，故最大压力为60.6KN/m2

有效压力高度h=2.42m

换算为集中荷载：60.6×1.9×0.6=69.1KN

其中：F—新浇混凝土对模板的最大侧压力；

rc—混凝土的表观密度；

to—新浇混凝土的初凝时间；

v—混凝土的浇筑速度；

H—混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度；β1—外加剂影响修正系数；

β2—混凝土坍落度影响修正系数；

h—有效压力高度。

可变荷载标准值

倾倒混凝土荷载值：2.0KN/m2

振捣混凝土时产生的荷载标准值：4.0KN/m2

（2）荷载组合

1）组合Ⅰ恒载×1.2+活载×1.4

2）组合Ⅱ恒载×1.0+活载×1.0

2、钢模板设计

钢模板的作用是保持隧洞衬砌混凝土浇筑的外形及承担混凝土浇筑荷载。钢模板主要由面板、弧形板、支撑角钢、立筋板、活动铰构成，活动铰将其分成几段，利用连接螺栓合成整理。

A）设计假定：面板弧形板按照双铰耳设计，最大正负弯矩区采用加强措施；面板按四边支撑或三边支撑一边自由板计算。

B）荷载及其组合：

顶拱钢模面板的计算荷载包括设计衬砌混凝土浇筑荷载、允许超挖及局部过大超挖部分的混凝土浇筑荷载和面板的自重等。

q=q0+q1+q2+q3式中q面板计算荷载

q0—面板自重，按照初选面板厚度计算；

q1—设计衬砌混凝土荷载，q1= r×h；

r—钢筋混凝土容重；

h—设计衬砌厚度；

q2—允许超挖部分的混凝土荷载；

q3—局部过大超挖部分回填的混凝土荷载（不包括允许超挖部分），为1.2m；

q4—含义同，仅加载部位有异；

q5—混凝土侧压力；

q5= γR＇+C

R＇—内部插入振捣器影响半径，采用0.75m；

C—混凝土入仓对模板的冲击力，目前，设计中采用0.2tf/m2。

（1）、模板面板计算

面板是以肋板为支座的连续梁，可简化为四跨连续梁进行计算。按照荷载组合1，取1m宽的板条计算：

对拱顶面板：

q=1.2×1.0(25×1.0+78.5×0.01)+2.0×1.4=33.6KN/m

对侧墙面板:

q=1.2×1.0×60.6+6.0×1.4=81.12KN/m

取侧墙模板进行验算,取荷载调整系数0.85，有：

q=81.12×0.85=68.95KN/m

故Mmax=0.105ql2=0.105×68.95×0.282=0.57KN.m

模板钢材Q235，10mm厚钢板的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=1.6×10-5m3

I=8.3×10-8m4

所以有:

强度验算:σ=M x/γx W nx=90.4N/mm2＜ƒ =215 N/mm2安全

刚度验算:ν=0.644ql4/100EI

=0.644×66.0×0.2864/(100×2.06×105×1.8×10-8)

=0.77mm＜L/250=1.1mm 满足要求根据计算结果，钢模板面板适合采用10mm厚的钢板。

（2）模板肋板计算

横肋布置按230mm考虑，计算简图如下：