二襯臺(tái)車實(shí)施方案03版

1、莞惠城際軌道交通GDK52+000-GDK52+145音挖隧道 二襯臺(tái)車實(shí)施方案 一、工程概況及臺(tái)車簡介 莞惠城際軌道交通GDK52+000-GDK52+145暗挖隧道常平常平東區(qū)間，為M型連拱隧道，全長145 米，里程樁號(hào)（DK52+000-DK52+145 ）基本位于直線上，設(shè)計(jì)時(shí)速為160km/h,我部根據(jù) 實(shí)際情況決定采 用10m長二襯臺(tái)車。 我部和臺(tái)車廠家根據(jù)隧道設(shè)計(jì)斷面圖和施工要求提岀了具體方案（具體見臺(tái)車設(shè)計(jì)圖），此臺(tái)車能保證 能保證邊開挖邊襯砌門架凈空厚度和寬度能保證有軌和無軌車輛通行，由于本隧道的 特殊性，非對(duì)稱性結(jié)構(gòu)受力（即中間墻和二襯拱部、邊墻一次成型），因此本臺(tái)車共分兩

2、部分： 整機(jī)行走采用電機(jī)+機(jī)械驅(qū)動(dòng)，模板采用全液壓操作，利用液壓缸支（收）模機(jī)械鎖定。受 場地和施工空間制約，中間墻外側(cè)單獨(dú)立小背模（具體結(jié)構(gòu)見圖）采用人工搬運(yùn)，整體拼裝成型，絲 頂，木撐加固?？傊诒ＷC足夠的剛度和強(qiáng)度的前提下（具體見受力分析）盡量使結(jié)構(gòu)簡單化 以減輕重量，在重要的鋼結(jié)構(gòu)方面，采用專用工裝模具，確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，產(chǎn)品性能良好，結(jié) 構(gòu)合理，襯 砌質(zhì)量高。 、臺(tái)車的主要技術(shù)參數(shù)（整機(jī)外形尺寸見臺(tái)車設(shè)計(jì)圖） I）臺(tái)車模板厚度：10mm （2）臺(tái)車重量及每延米重量： 66.35噸，7.35噸/m 3）臺(tái)車類型：液壓自行式 4）臺(tái)車運(yùn)行速度：8m/min 5）驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率：2X7.5k

3、w （6）液壓電機(jī)功率：1X1.5kw,工作壓力：16MPa 7）頂升油缸工作行程：180mm （實(shí)際達(dá)到30mm ） 8）側(cè)向油缸工作行程：200mm （實(shí)際達(dá)350mm ） 9）平移油缸工作行程 100mm （實(shí)際達(dá)土 150mm） 10 ） 一次襯砌長度：10m II）行走方式：軌道自行式三、主要結(jié)構(gòu)及簡述臺(tái)車由行走機(jī)構(gòu)、臺(tái)車門架、鋼模板、鋼模板垂直升降和 側(cè)向伸縮機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、中間墻活動(dòng)模支架、中間墻小背模等8部分組成。 （1）行走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)由主動(dòng)，被動(dòng)兩部分組成，共四套裝置分別安裝于臺(tái)車架兩端的門架立柱下端，整機(jī)行走 由兩套主動(dòng)行走機(jī)構(gòu)完成，行走傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶由液壓推

4、桿制動(dòng)器，以保證整機(jī)在坡道上仍能安全駐車。我部 采用寬大行走輪，配32316軸承，20A鏈條，WX-6減速機(jī)以保證臺(tái) 車使用安全避免了跳軌，變形，斷鏈打滑等對(duì)襯砌施工的影響。 （2）臺(tái)車門架 臺(tái)車門架設(shè)計(jì)工5棍，由雙層門架橫梁，上下縱梁，門架立柱，門架立柱連接梁，剪力架等部件組 成。架體面板厚14cm。腹板厚12mm,能夠保證足夠強(qiáng)度。門架立柱采用三角板柱結(jié)構(gòu)，這樣不僅加強(qiáng) 立柱的強(qiáng)度，阻止立柱向內(nèi)彎曲，還加強(qiáng)立柱與門架橫梁的接觸面。減小門架橫梁跨度，極大的減少了門 架橫梁的受力，門架的各個(gè)部件通過螺栓連為一體，兩門架支撐于行走輪架上，中門架下端裝有基礎(chǔ)千 斤，襯砌施工時(shí)，混凝土載荷通過模板傳

5、遞到5個(gè)門架上，并分別通過行走輪和基礎(chǔ)千斤傳至軌道地面， 在行走狀態(tài)下，螺栓應(yīng)縮回，門架上部前段裝有操作平臺(tái)，放置液壓及電氣裝置。 （3）模板 模板寬度為2m,為保證模板有足夠的強(qiáng)度，面板采用10mm,同時(shí)采用L90X56角鋼 加強(qiáng)，間距250mm ,并在每件模板里增加加強(qiáng)弧立板來保證強(qiáng)度和曲度，小曲墻一次成型，保證了降低襯 砌勞動(dòng)強(qiáng)度和提高工作效率，襯砌美觀，在制作中為保證模板外表質(zhì)量和外形尺寸精度等。我們采用合理 的加工，焊接工藝，設(shè)計(jì)并加工專用拼裝焊接我們采用合理的加工，焊接工藝，設(shè)計(jì)并加工專用拼裝焊接 胎膜，有效保證整體外形尺寸的準(zhǔn)確度，焊接變形 小，外表面光滑無凹凸等缺陷，采用過盈配

6、合的穩(wěn)定銷，將相鄰模板的連接板固定為一體，有效控制了相鄰 模板的錯(cuò)臺(tái)問題，能保證混凝土的襯砌質(zhì)量。 （4）液壓系統(tǒng)：由電動(dòng)機(jī)、液壓泵、手動(dòng)換向閥，垂直及側(cè)向液壓缸、液壓鎖、郵箱及管 路組成，其功用 是快捷，方便的完成收（支）模，即頂模升降和支撐側(cè)模。 （5）中間墻小背模：由模板支架和小面板組成，模板架由18工字鋼，8X80X43X5的槽鋼， 螺栓連接，面板寬30cm,長5.7m,厚10mm。 四、臺(tái)車在工程襯砌所能達(dá)到的效果 （1）當(dāng)隧道開挖偏離中心時(shí)，可能通過臺(tái)車的模板調(diào)整機(jī)構(gòu)達(dá)到調(diào)中，能夠滿足設(shè)和施工要求。 （2）臺(tái)車由足夠的強(qiáng)度和剛度，在液壓缸和支撐絲桿的聯(lián)合作用下，能抵抗混凝土強(qiáng)大的垂

7、直和側(cè)向壓 力，臺(tái)車不發(fā)生變形，由于各支點(diǎn)設(shè)計(jì)布局合理，有效的利用了臺(tái)車自身的重量和混凝土質(zhì)量的壓力，保 證了臺(tái)車澆筑混凝土?xí)r克服混凝土的上浮作用。 （3 ）工作窗口布局合理，使臺(tái)車便于涂抹脫模劑，方便兩側(cè)澆筑混凝土和振搗作業(yè)，頂部沒有注料口， 注入混凝土方便，減輕了施工人員和勞動(dòng)強(qiáng)度。 （4）每片鋼模接縫嚴(yán)實(shí)，混凝土密實(shí)，無蜂窩，斑點(diǎn)，錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象發(fā)生，表面光滑，平整，美觀。 五、DK52+000-DK52+145暗挖隧道臺(tái)車力學(xué)計(jì)算 （一）計(jì)算依據(jù) 在隧道臺(tái)車長度為10m,模板面板厚度為10mm,門架而板14mm,門架腹板厚12mm,本計(jì)算出針 對(duì)臺(tái)車的主要受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行檢算，以驗(yàn)證

8、臺(tái)車的力學(xué)性能能否滿足 要求，本文主要根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)與結(jié)構(gòu)力學(xué)，借助力學(xué)求解來對(duì)木臺(tái)車進(jìn)行 結(jié)構(gòu)檢算。 1 計(jì)算參數(shù) 檢的重力密度為：24KN/m3, 澆筑速度：2m/h,栓入模時(shí)的溫度取20C,摻外加劑。鋼材取Q235 鋼，重力密度：78.5KN/m 3,彈性模量為206GPa溶許抗壓應(yīng)力為140MPa,容許彎曲應(yīng)力取381 MPa （1.25的提高系數(shù)），有部分零件為45鋼，容許拉壓應(yīng)力為210MPao 2.計(jì)算載荷 1） 振動(dòng)器產(chǎn)生的荷載：4.0KN/血或傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載：4.0KN/血3二者不同時(shí)計(jì) 算 2）對(duì)側(cè)模產(chǎn)生的壓力 碗對(duì)側(cè)模產(chǎn)生的壓力主要為側(cè)壓力，側(cè)壓力計(jì)算公式

9、為： P=kYh 當(dāng) V/T V 0.035 時(shí)，h=0.22+24.9V/T 當(dāng) V/T 0.035 時(shí)，h=1.53+3.8V/T 式中：P新澆筑混凝土對(duì)模板產(chǎn)生的最大側(cè)壓力（KPa） h有效壓頭高度（m） V混凝土澆筑速度（m/h ） T混凝土入模時(shí)的溫度（C） 丫 混凝土的容重（KN/m3） k外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取k=1.0,摻緩凝劑作用的外加劑時(shí)k=1.2。 根據(jù)前述己知條件： 因?yàn)?V/T=220=0.1 0.035 所以：h=1.53+3.8V/T=1.53+3.8X0.1=1.91 m 最大側(cè)壓力為：P=kY h=1.2X24X1.9=55KN/tf 3) 栓對(duì)頂

10、模產(chǎn)生的壓力 栓對(duì)頂模產(chǎn)生的壓力由碗的重力和灌注栓的側(cè)壓力組成： 重力Pi = y g=24KN/m 3X0.5m=12KN/ff,其中g(shù)為澆筑磴的厚度 由于圓弧坡度變小，取灌注為1m/h。 因?yàn)椋篤/T=1/20=0.05 0.035 所以 h=1.53+3.8V/T=1.53+3.8X0.05=1.72m 側(cè)壓力為：P2=kY h=1.2X24X1.72=49.5KN/ m2, Pa=1.2X49.5+1.4X4.0-65KN/怦 所以頂模收到的壓力 Pb=Pi+P2=12+65=78.2KN/ m2 所以Pb- Pa,頂模和側(cè)模受到的壓力相當(dāng)。 (二) 側(cè)模和頂模的檢算 通過對(duì)側(cè)模和頂模

11、的而板和弧板的強(qiáng)度和剛度檢算來驗(yàn)證臺(tái)車模板的強(qiáng)度和剛度是否滿足受力要求， 側(cè)模面板的支撐結(jié)構(gòu)相同，因?yàn)轫斈６迨芑炷林亓ψ饔盟軌毫β源?，所以只需檢算頂模而板的強(qiáng)度和 剛度是否能滿足要求。面板由間距為25cm的角鋼支撐，因 此可簡化為跨度為0.25的簡支梁來對(duì)面板進(jìn)行分析。 1 面板計(jì)算 a 面板強(qiáng)度計(jì)算 面板為厚度為10mm,而板受到的最大壓力為 P=Pd=78.2KN/ m 面板的抗彎模量 1 W=bh2/6=()X2X0.012=3X105m3 而板所受的最大彎矩為 Mmax=ql2/8= )/ 8 X ( 78.2X2) X0.252=1.222KN/m 面板受到的彎曲應(yīng)力為： (T

12、 = MmaxA/V=1.222X1000/ (2.5X10 5) =48.88MPa v r =18MPa 所以面板的強(qiáng)度滿足要求 b 面板的剛度計(jì)算 面板的慣性矩 -84 I=bh3/12=2X0.013/12=16.7X10 m 4411-8 fmax=ql /384EI= (78.2X103X2) X0.25 /384X2.06X10 X16.7X10 =0.046mm v L/400=0.625mm 所以而 板的剛度滿足要求。 2加強(qiáng)角鋼檢算 角鋼兩端固支，受均布力 q2-=PX0.25=78.2X0.25=19.55KN/m 最大彎矩在跨中， M二(1/24) Xql2=19.55

13、X22/24=3.258KN m 加強(qiáng)角鋼采用/ 90X56X6,抗彎模量查表得W=11.74X10-6m3角鋼所受最大彎曲應(yīng)力 6 d =Mmax/w=3.258X10 3/(11.74X10) =277MPav r =381 MPa 慣性矩查表得1=1.7103X108m4 最大繞度 4411-8 fmax= ql /384EI= ( 19.55X103X2) X2 /384X2.06X10 X171.03X10 =2.312mm v L/400=5mm 3.弧板檢算 弧板寬280mm,材料812鋼板，模板連接梁最大間距1850mm,弧板受力模型可設(shè)為受力 分布力的簡支梁，跨距1=1.85

14、m,均布力q3=PaX22=71.6X72=71.6KN/m (有2片弧板，所以 除2)0 抗彎模量 W=bh2/6=0.012X0.282/6=1.57X104m3 M=ql 2/8=71.6X1.852/8=30.631 KN m d =Mmax/w=30.63X10 3/ (1.57X10 4) =277MPav d =381 MPa .84 I=bh3/12=0.012X0.013/12=16.7X10 8m4 4411.5 fmax=5 ql/384EI=5X( 71.6X103) X1.85 /384X2.06X10 X2.2X10 =2.41 mm v L/400=4.5mm (

15、三) 門架檢算 除了模板滿足受力要求，要保證臺(tái)車的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，門架也需要滿足受力要求， 因此 有必要對(duì)門架進(jìn)行受力分析，門架橫梁與門架立柱之間用螺栓緊固，不僅傳遞集中力而且傳 遞彎矩，因此作為一個(gè)整體的分析。 門架所示豎向千斤和油缸傳遞下來，門架寬5m,豎向力也主要是由5m范圍內(nèi)的模板 傳遞下來，10m臺(tái)車總共傳遞的豎向力為F總=78.2KN/ m2 X10mX5m=391 OKN,共5棍門架，每棍門架 有3個(gè)豎向受力點(diǎn)，則每個(gè)受力點(diǎn)傳遞的力F=3910/15=260.67KNo側(cè)向力由側(cè)模傳至千斤，側(cè)模高度 5.5m,貝U F=71.6KN/mX10mX5 5=3938/20=196.9K

16、N,由以上分析，根據(jù) 臺(tái)車門架尺寸,得岀驗(yàn)算 模型如下圖所示： 求解得到彎矩圖: 3.1強(qiáng)度檢算 由彎矩圖可知門架最大彎矩發(fā)生在橫梁中心，對(duì)比門架橫梁和立柱截面可知， 該處也是最危險(xiǎn)的點(diǎn)，門架橫梁H=0.6m,寬b=0.25m,其截面特性 3 W=bH3- ( b-g) h3/6H=0.25X0.63(0.25-0.012)(0.6-0.028 ) 36X0.6=2.63X10 m3 l=bH3- ( a-g) h3/12=0.25X0.63(0.25-0.012)( 0.6-0.028)3/12=0.79X10-m3 強(qiáng)度：d =M/W=269/ 2.63=102.3MPa v r=381

17、MPa 門架橫梁的強(qiáng)度滿足要求，因此門架的強(qiáng)度滿足受力要求。 (四) 下縱梁的檢算 觀察臺(tái)車圖可知，下縱梁受門架傳遞的向下的力，同時(shí)受到行走和基礎(chǔ)千斤的支撐，門架傳 遞的豎向壓力為F=3910/10=391 KN,基礎(chǔ)千斤采用的是108*8無縫鋼管(45鋼),鋼管截 面積為 9 R-IQYQin-RQftkM 慶1甘卞如濃烏刃焰開UTiT舘砂洛卞囪百斤宗. 391391391391391 V1 f* 1 Q (1) 1 3 2 (2) 528 3 528 45 528i / 分析得到彎矩圖： O- ZZZ n (2) 2 (3) 237.6237.6237.6 下縱梁梁高0.5m,寬0.5截而

18、特性： 3 W=bH3- ( b-g) h3/6H=0. 5X0.53- (0. 5-0.024) (0.5-0.028 ) 3/6X0.5=4.15X10 m3 l=bH3- ( a-g) h3/12=0. 5X0.53- (0.25-0.024) (0.5-0.028 ) 3/12=1.04X10 m3 下縱梁彎曲應(yīng)力 d =M/W=237.6/4.15=57.2MPav d =381 MPa 最大撓度發(fā)生在下縱梁中心處，以兩個(gè)基礎(chǔ)千斤的間距2.5m受集中力391計(jì)算： 11-3-5-3 F=F13/48El=391 X2.53X103/48X2.06X10 X1.04X10 =5.9X10 mv L/400=6X10m= (五) 絲桿千斤的檢算 絲桿千斤容易發(fā)生的破壞為壓桿失穩(wěn)，即無縫鋼管受力彎曲導(dǎo)致絲桿千斤的破壞，本 節(jié)主要分析無縫鋼管壓桿的穩(wěn)定性，來驗(yàn)證絲桿千斤的受力是否滿足要求。臺(tái)車千斤有三種：基礎(chǔ)千斤、 豎向千斤和側(cè)向千斤。基礎(chǔ)千斤較短，工作長度約為500mm不易發(fā)生壓桿失穩(wěn)，因此主要分析豎向千斤和 側(cè)向千斤的壓桿穩(wěn)定性。 5.1豎向千斤的穩(wěn)定性 采用的是108*8的無縫鋼管，工作長度約為0.8m