模板台车设计计算书

隧道衬砌台车设计 计算书 中煤第三建设（集团）有限责任公司 二 O 一二年四月二十七日 隧道衬砌台车设计计算书 一、台车系统结构概述 本台车适用于中煤第三建设（集团）有限责任公司，大连市地铁2 号线工程项目， 湾家站至红旗西路站区间、红旗西路至南松路区间隧道衬砌的模筑混凝土施工。 台车系统由模板系统、门架支撑系统、电液控制系统组成。支收模采用液压控制， 行走采用电动自动行走系统。 模板结构： 台车模板长度为 9m，共5 榀支撑门架，门架间距为2.05m；上上纵连梁3 根，单侧 支撑连梁 4 根（结构见台车设计图） 。 面板 Q235，t=10mm 钢板； 连接法兰－12*220 钢板； 背肋，[12#槽钢，间距 300mm； 门架采用 H2940*200*8*12 型钢； 底梁采用 H482*300*11*15型钢； 上纵连梁采用 H200*200*8*12 型钢； 侧面模板支撑连梁采用双拼[16a#槽钢。 顶升油缸 4 个，侧向油缸4 个，平移油缸2 个；行走系统为两组主动轮系和两组被 动轮系组成。电液控制系统一套。 二、 设计计算依据资料 1、甲方提供的台车性能要求及工况资料、区间断面图纸； 1 2、 《钢结构设计规范（GB50017—2003） 》 3、 《模板工程技术规范（GB50113—2005） 》 4、 《结构设计原理》 5、 《铁路桥涵施工规范（TB10230—2002） 》 6、 《钢结构设计与制作安装规程》 7、 《现代模板工程》 三、结构计算方法与原则 台车的主受力部件为龙门架、底粱、 上部纵联 H 钢及钢模板，只需进行抗弯强度或 刚度校核。 根据衬砌台车结构形式，各主要受力部件均不需要进行剪切强度校核和稳定性校 核。 四、计算荷载值确定依据 泵送混凝土施工方式以 20 立方米/小时计。 混凝土初凝时间为 t=4.5 小时。 振动设备为 50 插入式振动棒和高频附着式振动器。 混凝土比重值取 r=2.4t/m3＝24kN/m3 ; 坍落度 16—20cm。 荷载检算理论依据；以《模板工程技术规范（GB50113—2005） 》中附录 A 执行。 钢材容许应力（单位；N/mm2） 牌号厚度或直径（mm） ≤16 16～40 2 抗拉， 抗 压和抗弯 f 215 205 抗剪 fv 125 120 端面承压 fce 325 Q235 钢40～60 60～100 200 190 310 295 265 250 115 110 180 170 155 145 Q345 钢 ≤16 16～35 35～50 50～100 400 五、衬砌台车载荷计算： 台车长度 L＝9m，衬砌厚度为 0.3m。 1、浇筑时混凝土温度取T =10℃，泵送混凝土按20 m3/h 计算,由隧道断面衬砌厚度 及衬砌台车总图,可计算出每小时衬砌高度，即浇注速度。 V=20/(9*2*0.3)=3.7m/h。 可求出新浇混凝土对模板单位面积的侧压力： Pmax1=0.22*r*t*β*V1/2 β—混凝土坍落度影响系数，当坍落度≥11cm时， 取β=1.15； t—混凝土初凝时间，一般t＝200/(T+15)，实际混凝土初凝时间在 5 小时左右； Pmax1=0.22*r*t*β*V1/2 =0.22*24*5*1.15*3.71/2 =58 kN/m2 2、施工荷载按《模板工程技术规范（ GB500113—2005） 》中取定（不计算风，雪荷 载） 。 3 Ps=2KN/m2 总荷载Pmax =58+2=60kN/m2 安全系数取 k=1.2，得 P =1.2*60kN/m2=72kN/m2 六、模板的强度与挠度验算 1、面板验算，取模板的最大侧压力P=72kN/m2 强度验算 面板为 10mm 厚钢板，肋板间距 300，取 1mm 板条作为计算单元，荷载为： q=0.072×1=0.072N/mm 面板的截面系数： W=1/6·b·h2=1/6×1×102 =16.7mm3 I =1/12·b·h3=1/12×1×103 =83.3mm4 Max= qL2 /8=0.072×3002 /8=810N.mm 应力为：δmax=Max/W =810/16.7=49N/ mm2 215N/ mm2 满足要求。 挠度验算 跨中的挠度 y=5qL4/（384EI）=(5*0.072×3004)/(384×2.1×105×83.3) =0.43mm1.5mm 满足要求。 2、肋板验算 肋间距 300mm，采用[12#槽钢，支撑在法兰上，法兰间距1500mm，荷载 4 q=0.072×300=21.6 N.mm [12#槽钢截面系数 W=62×103mm3 惯性矩 I=390×104mm4 肋板为简支梁。 q=21.6N/mm 1500 M=qL2 /8=61×105N.mm Max=61×105N.mm 强度验算δmax=Max/W=61×105 /（62×103） =98N/ mm2 215 N/ mm2 满足要求。 挠度验算 跨中的挠度 5 y=5qL4/（384EI） =(5*21.6×15004 )/(384×2.1×105×390×104 ) =1.73mm y/L=1.73/1500=1/8671/400。满足要求。 3、法兰验算 法兰选用 12*220 钢板。 均匀外压力作用下的筒壁内力只有周向力，无弯矩。周向力按公式N =P *R 计算。 式中 P ——外压（N/mm2） R ——外圆半径 (mm) N =P*R=0.072*5100=367 N/mm δ= N /A =367*(1500/2)/(12*220)= 104N/mm2 215 N/mm2 满足要求 七、门架验算（3D3S） 一、设计依据一、设计依据 《钢结构设计规范》（GB50017-2003） 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001） 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001） 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002） 《建筑钢结构焊接规程》（JGJ181-2002） 《钢结构高强度螺栓连接的设计，施工及验收规程》（JGJ82-91） 二、计算简图二、计算简图 6 计算简图(圆表示支座，数字为节点号) 7 单元编号图 三、几何信息 各单元信息如下表： 绕 2 轴 单元号 1 2 3 4 5 6 截面名称 HM294X200 HM294X200 HM294X200 双普槽 12.6,B0 双普槽 12.6,B0 HM294X200 长度(m) 0.705 2.180 0.180 2.291 2.291 2.180 面积(mm2) 7303 7303 7303 3138 3138 7303 绕 3 轴 绕 2 轴计 绕 3 轴计 算长度 系数 4.255 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 算长度 系数 1.000 0.788 1.000 1.000 1.000 0.788 小节点 释放 --- --- --- --- --- --- 大节点 释放 --- --- --- --- --- --- 惯性矩惯性矩 (x104mm4)(x104mm4) 1600 1600 1600 155