MIDAS臺(tái)車計(jì)算書及建模過程

1、實(shí)例十隧道襯砌臺(tái)車案例1設(shè)計(jì)依據(jù)及規(guī)范1.1隧道二襯設(shè)計(jì)施工圖紙。1.2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。1.3新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。1.4路橋施工計(jì)算手冊(cè)。1.5MIDAS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。2臺(tái)車主體結(jié)構(gòu)描述臺(tái)車設(shè)計(jì)為整體螺栓拼裝結(jié)構(gòu)，主構(gòu)件為焊接結(jié)構(gòu)，廠內(nèi)制作，現(xiàn)場(chǎng)組裝。在臺(tái)車兩端分別設(shè)置起升油缸和橫移油缸，兩側(cè)設(shè)置側(cè)模伸縮油缸。臺(tái)車行走由電機(jī)控制，設(shè)計(jì)行走速度12m/min；橫向伸縮，單側(cè)200mm,側(cè)向油缸拆立模，側(cè)向絲杠支撐，垂直向伸縮，上下起升量200mm,主缸拆立模，頂絲杠支撐。(1)臺(tái)車外形：高6.46m,寬9.5m,長(zhǎng)6m,整車重量約64T。(2)臺(tái)車凈空：最高3.43m,最寬4.8m,可通過挖掘機(jī)、

2、裝載機(jī)、高度低于3m的施工機(jī)械。(3)門架形式：6米長(zhǎng)臺(tái)車共4幅3跨，跨距1.8米。每桶由主柱、橫梁栓接組成，跨間采用系梁、斜撐將臺(tái)車栓接成整體。主柱、橫梁采用鋼板焊接而成。(4)模板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：全車縱向6米長(zhǎng)由3塊模板組成，每塊模板寬2米。臺(tái)車斷面由二塊頂模板、二塊側(cè)模板組成，二塊頂模板間栓接連接，頂模板與側(cè)模版間銷軸連接。(5)行走系統(tǒng)：2臺(tái)4kw電機(jī)、減速器，行走小車。(6)液壓系統(tǒng)：4套升降主油缸，2套橫移油缸，4套側(cè)模伸縮油缸，公稱壓力20Mpa(7)橫向、垂直方向伸縮絲桿的選擇設(shè)計(jì)：伸縮絲杠采用梯形螺紋，絲杠兩端為螺桿，中間加無(wú)縫鋼管。(8)碎搗固窗、灌注孔的設(shè)計(jì)：搗固窗為450mm

3、x400mm,梅花狀布置。灌注孔直徑125mm,共設(shè)置2處。圖2隧道襯砌臺(tái)車側(cè)立面圖圖1隧道襯砌臺(tái)車斷面圖44674*1500=6000己3結(jié)構(gòu)驗(yàn)算基本參數(shù)設(shè)置（參考路橋施工計(jì)算手冊(cè)）臺(tái)車加工鋼材材質(zhì)為Q235B,6=175MPa,p=106,E=206GPa二襯鋼筋混凝土比重=26KN/m3。混凝土澆筑速度應(yīng)小于2m/h,兩側(cè)混凝土澆筑面高差應(yīng)小于0.5m。載荷計(jì)算及工況分析隧道二次襯砌過程中，臺(tái)車主要承受荷載有混凝土壓力荷載、混凝土傾倒及振搗荷載。其中混凝土壓力荷載為靜荷載，混凝土傾倒及振搗荷載為動(dòng)荷載。荷載組合計(jì)算時(shí)，靜荷載取分項(xiàng)系數(shù)1.2,動(dòng)荷載取分項(xiàng)系數(shù)1.4。f0f頂模板混凝土壓力

4、臺(tái)車頂部受壓模板截面長(zhǎng)度約為8.234m混凝土厚度為0.5m,臺(tái)車長(zhǎng)度為6m單位面積頂部混凝土荷載q1=0.5X26=13KN/m2;傾倒碎時(shí)的荷載q2=2KN/m2;振搗碎時(shí)的荷載q3=2KN/m2;臺(tái)車頂部壓力荷載組合：Q1=q1X1.2+q2X1.4+q3X1.4=21.2KN/m2。f0f混凝土側(cè)壓力混凝土側(cè)壓力：Pm=krh；不加緩凝劑k=1;混凝土容重r=26kN/m3;混凝土澆筑速度V=2m/h,混凝土入模時(shí)溫度約為T=25C；因?yàn)椋篤/T=2.0/25=0.080.035;故：h=1.53+3.8V/T=1.834m;貝U:q1=krh=1x26.5KN/m3x1.834=48

5、.6kN/m2;傾倒碎時(shí)的荷載q2=2KN/m2;振搗碎時(shí)的荷載q3=2KN/m2;臺(tái)車側(cè)面壓力荷載組合：Q2=q1X1.2+q2X1.4+q3X1.4=63.52KN/m2。f0f工況分析隧道二次襯砌分兩步施工，兩種工況。工況1:施工隧道二次襯砌施工兩側(cè)混凝土，臺(tái)車主要荷載為混凝土側(cè)壓力荷載、混凝土傾倒荷載及振荷載、臺(tái)車自重。荷載模型圖如圖1所示:63.553.5/3.563.5-63.5一-63.5--5.6-2J盧2494卜6,65315.9249-53.-*4.3O尊3.953963$63.563$-63.5.63.-.63.5-.63.5圖3臺(tái)車荷

6、載模型圖（工況1）Y-63.5r63.563.563.51-：，63.5F63.5,63.5工況2:施工隧道二次襯砌施工頂部混凝土，臺(tái)車主要荷載為混凝土側(cè)壓力荷載、頂部混凝土壓力荷載、混凝土傾倒荷載及振荷載、臺(tái)車自重。荷載模型圖如圖2所示：6J瑞-565-2海03力35.3.-2-002000-4002).。0 0/)/)人“1 1；-2-2-20-20000%0.00.0000201歙。J 廣*；少C2除、辿Q_21.2JjfeX.a3ff28XX3 35 56圖4臺(tái)車荷載模型圖（工況2）3.3建立模型采用Midas對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模計(jì)算分析，在臺(tái)車結(jié)構(gòu)實(shí)體模型中，共建立節(jié)點(diǎn)

7、306個(gè)，梁?jiǎn)卧?86個(gè)，板單元138個(gè)。邊界條件：由于軌道兩側(cè)錨桿及撐地絲桿錨桿約束，臺(tái)車底部設(shè)置橫向、豎向位移約束，共16個(gè)約束點(diǎn)。模型建立主要包含以下內(nèi)容：（1）定義材料和截面；（2）建立關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；（3）建立臺(tái)車支架梁?jiǎn)卧唬?）建立臺(tái)車模板面板單元；（5）定義邊界條件；（6）定義荷載及荷載組合；（7）運(yùn)行計(jì)算；（8）查看結(jié)果。具體建模步驟如下：（1）定義材料和截面單擊鼠標(biāo)右鍵，點(diǎn)擊”材料和截面特性”一欄，點(diǎn)擊“材料”，彈出材料和截面對(duì)話框，點(diǎn)擊“添加”，彈出“材料數(shù)據(jù)”對(duì)話框，選擇“設(shè)計(jì)類型為“鋼材”，數(shù)據(jù)庫(kù)“Q235”。選擇確定即可。圖5定義材料和截面串心串心，T-.4VWTt4

8、4*h|T-.4VWTt44*h|KlE.KlE.UFEWPfUFEWPf*AaralKti,.*AaralKti,.：HMMHMM* *fflllfflllJCHSEtnwJCHSEtnwujrsiujrsi而JWJW irwfHiw4irwfHiw4 f-iH1f-iH1 -w-w r*y,r*y, mmuHQHmmuHQH w.w.j.j.岬IMWttHHULmiF.IMWttHHULmiF.咋也.if.if.功時(shí)*帽*4IK-B4IK-B品，境 6 因于|薩十EJmFHfc.fTi+MrlEJmFHfc.fTi+Mrlt t力1 1M M-冠團(tuán)-4fc3kHrft1!.4fc3kHrf

9、t1!. .OriTi*WT5OriTi*WT5AT*-AT*-T TesnesnF F1/DciUhR1UhR1河冏|L.節(jié)片4 4 元 H HEtrEtrr r T TTTr r71i71ii?Ti?T,訶就-，折源工，匚1.1-T-1T-LJJg1.1-T-1T-LJJg，TTTTPlLJfnPlLJfnFKKrihwifMitFKKrihwifMit首訴工一WiWi1 1 - -* *點(diǎn)擊“截面”，依次定義如圖6所示12種截面O0二-岬三n n4 4口畫”上?向htht 柜wawa9g心,-后*iF-*iF-XAHXAH班永.次觀m mKfcKfctv=“芒阿比iE!更卅世9 9gj3

10、gj3三做布,除:標(biāo)，tlffitlffi情行碣 F 關(guān)陰士心：；一事!*軍FJEFJE向”同柳子中福第FQFQ田計(jì)京開工作好勢(shì)物+.節(jié)乘+工 raX X 口身啊X XE.WJ*13-WI Ii i- -1 14 4XtRI Iy yftitdHftftitdHftXr*酢不I I9，但士西1 1 皿,rpFrpF：S.S. Xu；n彈iit：HirH*M*Tftil舞，畤 ftftX*-X*-I*一用電明餐為 BraL-WW,-U竄一疑工&J曷閶二川田 FU看宜工di：LH0ma!刀，nmi=J-u-口看m iiHlrKiiHlrK加浦布L L量%節(jié)收口,/為干，也;/ /d d_

11、_lailai，公氣虱因口一|0)|3|0)|3|會(huì)一二0 0 (2)建立關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)整理臺(tái)車CAD圖紙，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，建立臺(tái)車底部中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)輸入excel表格，如圖8、圖9所示：11所示:圖11局U?二,總t t4m電總44 響史A118th1111-JVv.v., ,* * *1-ut*式京r區(qū)田如4事，* *3cmimiTLQJ聞ABrDSFSFLErz.-ZTOCl0*-3TWm m413 3ES3ES3*4-zfw.ISO(63TTMT2sie7WFOO1BML3Tre*9W6.35MIQa0*招S311曲-加*-4912Li-1T5t433313；及*52S

12、W1413-fiCjt濕曬LSH 1日UH1.患IS一皿相整LT16TU。3092t電-IT-JWtlairL.-n的i3019-3E43.-114-114a.回1將excel表格中坐標(biāo)數(shù)據(jù)復(fù)制到Midascivil節(jié)點(diǎn)表格中，如圖10所示，生成節(jié)點(diǎn)如圖圖10(3)建立臺(tái)車支架梁?jiǎn)卧獙⒁呀⒌墓?jié)點(diǎn)相連，生成梁?jiǎn)卧?，在定義梁?jiǎn)卧^程中，注意不同截面類型的切換點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，點(diǎn)擊“單元”，選擇“建立單元，對(duì)話框如圖12所示圖12占S他命印闔m二一、園9 9 元月 1-：!1 1tir-ri.Fitir-ri.Fi二喬務(wù).脖a aM MMJMJ，芯洋三品，并一靠記位堂五L L戶厘空品第的三總元 、.

13、.建士一平.元一理工元口 tehitehi書用叫號(hào)皿.競(jìng) SHT/IJIJr r口Q QJ JcfcfA A輯書虐，W W走.造那I!RPSJ)M初席擇EOrt-q瑚6利立的牛體密胃夜工展壯志一ClrT到古？H H值鼻西為地在*加心到士席三FF功齊于外B B：*郭更 gAJCQ口鼻；!聞曰可“h:-h:-E E也;止耳導(dǎo)鳥戶瘠保fl4fl42l2lk k史眄整r r境方小出青，一:-士一T T二XIXI元用 t t 號(hào)部.J J1 1,E,E：Qrt-AflihiQrt-Aflihi工工恒勇”天祥g g爐華無(wú)訐也表格工聿拓怦 r r 書ID黑qfflqffl* *口，徵收si目口一口曲一0 0

14、中上生成模型圖如圖13所示:13cfflffl心黑三降、同n3將已生成單元鏡像，點(diǎn)擊“單元”對(duì)話框，選擇“鏡像單元”，“形式”選擇“復(fù)制”，“鏡像平面”選擇“y-z”平面， “交叉分隔”勾選“節(jié)點(diǎn)”、 “單元”， 勾選“復(fù)制節(jié)點(diǎn)屬性”、 “復(fù)制單元屬性”、鏡像“Beta”角，生成模型如圖14所示。將已生成單元復(fù)制，點(diǎn)擊“單元”對(duì)話框，選擇“移動(dòng)復(fù)制單元”，“形式”選擇“復(fù)制”，等間距復(fù)制，“dx,d,ydz”輸入“0,2000,。，“復(fù)制次數(shù)”輸入“3”，“交叉分隔”勾選“節(jié)點(diǎn)”、“單元”，勾選“復(fù)制節(jié)點(diǎn)屬性”、“復(fù)制單元屬性”，生成模型如圖15所示。wcflwcfl* *口1|433|W.h

15、W.h 選擇“添力口，將“Dx、Dz”勾選，生成模型如圖18所示。圖18（6）定義荷載及荷載組合；在工具欄中點(diǎn)擊“荷載”， 在“靜力荷載工況”對(duì)話框中對(duì)荷載進(jìn)行定義， 輸入荷載名稱“自重”， 工況中選擇“永久荷載工況”， 類型選擇“恒荷載”， 點(diǎn)擊添加。 然后依次定義“側(cè)面荷載”、“混凝土頂部壓力荷載”。如圖19所示。通過樹形菜單對(duì)荷載進(jìn)行定義， “荷載工況名稱”選擇“自重”， 荷載類型選擇“自重”， “自重系數(shù)”中“Z”欄輸入“-1”，點(diǎn)擊“適用”，完成自重荷載定義，如圖19所示?！昂奢d工況名稱”選擇“混凝土頂部壓力荷載”，“荷載類型”選擇“壓力荷載”，“選項(xiàng)”選擇“添加”，“荷載”選擇“均

16、布”，在“P1”欄中輸入頂部壓力荷載值?！昂奢d工況名稱”選擇“側(cè)面荷載”，“荷載類型”選擇“流體壓力”，“選項(xiàng)”選擇“添加”，“荷載類型”選擇“線性”，分別輸入“參考高度”、“均布?jí)毫奢d（流體壓力梯形荷載最小值）”、“流體容重（梯形荷載斜邊斜率）”數(shù)值。側(cè)面荷載分兩種工況：工況1為無(wú)頂面荷載，側(cè)面流體壓力荷載最下值為“0”，荷載輸|C|C|的“1 1干1313園號(hào)1 1回|1/1/。1 1、榭清榮羊爺麗事可lAldlllAldll甘西就生意軍m僵閏-FW國(guó)界gw1Hgw1H修W*.#n*.#n“加工:承弄噲3Ko3Ko3 3方EjEjn n*q*q 厚心其虧h h.亭nilnil出后（！/入

17、模型如圖20所示；工況2有頂面荷載，側(cè)面流體壓力荷載最小值為“頂部壓力荷載值”荷載輸入模型如圖21所示圖21定義荷載組合：在工具欄“結(jié)果”選項(xiàng)中點(diǎn)擊“荷載組合”，彈出“荷載組合對(duì)話框，點(diǎn)擊“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”。工況1荷載組合：名稱定義為“工況1”，“激活”選擇“承載能力”，“類型”選擇“相加”。右側(cè)“荷載工況和系數(shù)”對(duì)話框中分別選擇“自重”、”側(cè)面荷載（工況1）”、“側(cè)面荷載（工況3）”；工況2荷載組合：名稱定義為“工況2”，“激活”選擇“承載能力”，“類型”選擇“相加”。右側(cè)“荷載工況和系數(shù)”對(duì)話框中分別選擇“自重”、”側(cè)面荷載（工況2”、“側(cè)面荷載（工況3）”、“頂部混凝土壓力荷載；對(duì)話框參數(shù)輸

18、入如圖22所示。4 島舄的“I I4 4 更 U UX X 耳.上*J*J*I I* *釁事I IT T或中埠拉I IB B 昭”通I I 巾也埴軼里I It t ：nzjfjfinzjfjfiX Xhhhh：fWWWfWWWX X匚：庭ElEl- -A A 口廉* *W W 方例,1 1而Mln*Mln*電一也m mI|I|asaaivbasaaivbmoijiBmoijiBih的號(hào) IK 國(guó)叵FI 同 HI，闋 I.以 K 尸二彼利HsLxttHsLxtt電貶甫T 片-國(guó) e 脾i i. .I I屬的本不寧在11 1 1匕工析ILUIUIRSE-WrWr、f fE Ec c上，at).*3

19、nat).*3nHWHWananM M電皿-L-Lutautal l才*或i ialntalnt 力.)謂、回H-a*冉/*:艮 nIBMIBM上附后由耳事勺討 3*a*u7 7L L臼*一J J內(nèi)事二1 1L Lgutgut1 1耳M M(7)運(yùn)行計(jì)算;在工具欄中點(diǎn)擊“運(yùn)行(F5)”，程序自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，如圖圖23圖2223所示。嵩覆*囂一國(guó)命號(hào)國(guó)UF5UF5a a.,、回口*口障黑黑r r*史明*T-i-孝立，十nrnr百、|曲叵物i!Q5li!Q5l、 T T )1)1 (3(3看“君刈當(dāng)A AUKrtUKrta a9 9I*I*.R-零的酬師印.-，*存m m 力MMMM尼i.TMi.T

20、MrtZ*iIrtZ*iI哂，riri】LX*N電 Ji i內(nèi)MTiiMTii IFD1.IFD1.1 1斫W.W.宣麻莊常用明療氨書-1Awswsla!la!wHwHI I/工畫iiii7TOW“荷載工況/荷載組合”中選在要查看的工況建立模型整體效果如圖24所示。3.4分析結(jié)果(1)臺(tái)車鋼面板受力分析結(jié)果圖25臺(tái)車鋼面板組合應(yīng)力(工況1)(8)查看結(jié)果。在樹形菜單中選擇要查看的內(nèi)容， 可分別查看“反力”“位移”內(nèi)力”應(yīng)力”，在91ft91ft-工電構(gòu)二型xexeJLJL 例件E:1 1T Tfthfthitit* *3 3U-U-I I-$成界昱仲r r自 F 通-L-Ld d力彳工謾J J

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