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：

12

34

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 125

sin 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：

KN F 39.7263cos 13

78

.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：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

[]MPa MPa KN A F 23591.6107.041/39.72/4=<=⨯==-σσ 满足受力要求。 螺栓受力：

[]Mpa MPa KN A F 80067.26012.0//6/39.72/2=<===τπτ 焊缝受力：

t

w w f MPa t l G <=⨯⨯⨯=⨯⨯=︒77.5008

.022.10454.0207363cos 1τ

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

h 为上覆土厚度，γ为土容重，γG 为盾构机重，G=340 t

D 为盾构机外径，D=6.25 m ； L 为盾构机长度，L=8.39 m ； P 0为地面上置荷载，P 0=2 t/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=25.75 t/m 2

P 01=25.75+340/（6.25×8.39）=32.23t/m 2 P 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：

54321F F F F F F ++++=

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

πμ.)(4

1

21011DL P P P P F e +++=

3.0=μμ数，计算时取：土与钢之间的摩擦系式中：

t F 3.10483.039.825.6）06.1681.1023.3275.25（4

11=⨯⨯⨯+++⨯=π

）（d P D F 224π=

为水平土压力

式中：d P ，）（2

D

h P d +

=λγ m D

h 64.152

28

.65.122

=+

=+

2/48.1264.159.142.0m t P d =⨯⨯=

t F 6.386）48.1228.6（4/22=⨯=π

）（C D F 234/π=

式中：C 为土的粘结力，C=6.3t/m

2

t F 3.193）3.625.6（4

23=⨯⨯=

π

c c W F μ=4

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

t F 47.143.024.484=⨯=

θμθcos sin 5h g h G G F +⋅=

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

t F 00.12116005.0025.01605=⨯⨯+⨯≈

盾构总推力：t F 67.165400.1247.143.1936.3863.1048=++++=