隧道鋼模板襯砌臺車技術(shù)設(shè)計方案

1、隧道鋼模板襯砌臺車技術(shù)設(shè)計方案（一）概述隧道鋼模板襯砌臺車是以組合式鋼結(jié)構(gòu)門架支撐大型鋼結(jié)構(gòu)模板系統(tǒng)，電動機驅(qū)動行走機構(gòu)帶動臺車行走。利用液壓油缸和螺旋千斤頂調(diào)整模板到位及脫模的隧道砼成型設(shè)備。它具有成本低，結(jié)構(gòu)可靠、操作方便、襯砌速度快、隧道成型面好等特點，廣泛使用在公路、鐵路、水電、城市地鐵等隧道施工中。本襯砌臺車按武漢地鐵二號線體洪區(qū)間襯砌斷面圖來設(shè)計的。（二）臺車車各部件件組成本臺車是由由模板總總成、頂頂模架體體總成、平平移機構(gòu)構(gòu)、門架架總成、主行走機構(gòu)、絲杠千斤頂、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。（1） 模模板總成成：模板板由千斤斤頂和邊邊模構(gòu)成成臺車橫橫斷面。頂頂模和邊邊模各分分為兩塊塊

2、，頂模模之間及及邊模之之間用螺螺栓連接接，邊模模和頂模模間采用用鉸接機機構(gòu)，用用于立模模和收模模。模板板總長為為6m，分分為四塊塊，每塊塊1.55m。由由面板、法法蘭、加加強角鐵鐵、加強強弧形筋筋板等組組成。模模板上開開有成品品字型排排列的工工作窗，其其作用為為：= 1 * GB3澆筑混混凝土；= 2 * GB3搗固混混凝土；= 3 * GB3涂脫模模劑；= 4 * GB3清理模模板表面面。另外外在模板板頂部安安裝有與與輸送泵泵接口的的注漿裝裝置。模模板面板板的厚度度為100mm，兩兩端法蘭蘭的厚度度為100mm，寬寬為3000mmm，在圓圓弧方向向沿縱向向布置有有75756加強角角鐵和A38

3、的加強強立板。頂頂模下有有以工25#、工18#及槽25#槽18#為主的的頂部架架體做支支撐；邊邊?？v長長方向的的邊模通通梁由槽槽鋼對焊焊而成，配配以絲桿桿與門架架相連來來保持邊邊模的整整體剛度度；另外外，在邊邊模的下下邊設(shè)有有對地絲絲桿，可可以有效效的防止止邊模的的下邊設(shè)設(shè)有對地地絲桿，可可以有效效的防止止邊模底底部跑模模現(xiàn)象。（2）頂部部架體總總成：頂頂模架體體主要承承受澆筑筑時上部部的混凝凝土及模模板的自自重。它它上乘模模板，下下部通過過支撐千千斤頂傳傳力于門門架，頂頂模架體體由三根根縱梁和和多根橫橫梁及立立柱組成成?？v梁梁由鋼板板焊接而而成工字字型截面面采用116mmm板、100mm板板

4、和22槽鋼，橫橫梁焊接接為箱型型，立柱柱焊接為為箱型，立立柱采用用16mmm板和和10mmm板制制造。（3）平移移機構(gòu)：臺車的的液壓平平移結(jié)構(gòu)構(gòu)前后各各一套，它它支撐著著門架的的上橫梁梁，平移移小車與與頂模架架體縱梁梁相聯(lián)。平平移機構(gòu)構(gòu)水平方方向前后后各有一一個油缸缸，用來來調(diào)整模模板的襯襯砌中心心與隧道道中心一一致。 （4）門門架總成成：門架架是整個個臺車的的主要承承重構(gòu)件件，它由由橫梁、立立柱及縱縱梁通過過螺栓連連接而成成，各橫橫梁立柱柱及縱梁梁之間通通過連接接梁及斜斜拉桿和和剪刀架架等連接接。門架架的主要要結(jié)構(gòu)件件由鋼板板焊接，橫橫梁和立立柱成工工字鋼的的截面，縱縱梁采用用箱型截截面焊接

5、接而成。立柱和立柱之間加以18連接，橫梁之間采用75756的角鋼連接。（5）主行行走機構(gòu)構(gòu)：臺車車行走機機構(gòu)由2個主動動行走機機構(gòu)及2個從動動行走機機構(gòu)組成成。行走走機構(gòu)上上與門架架縱梁相相連，電電動機的的型號為為175型，電電動機的的功率27.55kw，臺臺車的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為9700r/mmin.（6）絲杠杠、千斤斤頂：共共分為幾幾種，側(cè)側(cè)模絲桿桿、對地地絲桿、臺臺架支撐撐千斤頂頂、門架架支撐千千斤頂。.側(cè)模絲絲杠：安安裝在邊邊模通梁梁和門架架之間，用用來支撐撐、調(diào)節(jié)節(jié)模板位位置，承承受灌注注混凝土土?xí)r產(chǎn)生生的壓力力。螺桿桿直徑為為65mmm。.對地絲絲杠：作作用是把把澆筑混混凝土?xí)r時產(chǎn)生的的壓力

6、傳傳遞到路路面上，改改善臺車車的整體體受力條條件，另另外臺架架脫離時時可起到到支撐模模板的作作用。絲絲杠直徑徑為65mmm。.臺車支支撐千斤斤頂：它它主要是是為改善善澆筑混混凝土?xí)r時臺架縱縱梁時的的受力條條件，保保證臺車車的穩(wěn)定定性和可可靠性。螺螺桿的直直徑為70mmm。.門架支支撐千斤斤頂：它它連接在在門架縱縱梁下面面，臺車車工作時時，它定定在軌道道上，承承受臺車車的重量量和混凝凝土對臺臺車的壓壓力，改改善門架架縱梁及及行走機機構(gòu)的受受力條件件，保證證臺車的的工作時時的穩(wěn)定定性。螺螺桿的直直徑為75mmm。（7）液壓壓系統(tǒng)：臺車的的液壓系系統(tǒng)采用用三位四四通手動動換向閥閥進(jìn)行換換向，來來實現(xiàn)

7、油油缸的伸伸縮，左左右側(cè)模模油缸各各采用兩兩聯(lián)換向向閥控制制兩側(cè)的的水平油油缸的動動作，四四個豎向向采用一一個換向向閥控制制其動作作。兩個個小車平平移油缸缸采用兩兩個換向向閥控制制其動作作。利用用機械鎖鎖對四個個豎向油油缸進(jìn)行行鎖閉，可可杜絕臺臺車在襯襯砌時模模板因豎豎向油缸缸外泄漏漏而下降降。側(cè)模模油缸采采用單向向節(jié)流閥閥調(diào)節(jié)油油缸的運運動速度度。當(dāng)換換向閥處處于中位位時，系系統(tǒng)卸荷荷，防止止系統(tǒng)發(fā)發(fā)熱，直直回式回回油濾清清器和多多聯(lián)的集集成閥塊塊簡化了了系統(tǒng)管管路，同同時避免免了系統(tǒng)統(tǒng)泄露。（8）電氣氣系統(tǒng)：電氣系系統(tǒng)主要要對行走走電機的的起、停停及正反反方向的的運行進(jìn)進(jìn)行控制制，并為為液

8、壓系系統(tǒng)提供供動力，行行走機構(gòu)構(gòu)設(shè)有正正反方向向控制和和過載保保護(hù)。（三）臺車車的工作作原理1.臺車行行走采用用電機減減速器驅(qū)驅(qū)動系統(tǒng)統(tǒng)，操作作簡單，動動作靈活活可靠。2.收立模模采用液液壓缸動動作方式式，可大大大減少少施工強強度，使使模板的的各種動動作的實實現(xiàn)簡單單快捷;3.工作窗窗與模板板間采用用螺栓調(diào)調(diào)節(jié)，易易開合，縫縫隙??；4.注漿孔孔結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計采用用堵頭的的方式，使使?jié)仓牡幕炷镣敛涣羧稳魏稳毕菹?，而且且操作簡簡單方便便?.所有電電氣化元元件符合合國家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，安安全可靠靠。6.所有液液壓元件件。液壓壓管路符符合國家家標(biāo)準(zhǔn)，不不會出現(xiàn)現(xiàn)泄漏、堵堵塞現(xiàn)象象。立模模、收模模操作方方便，

9、迅迅速可靠靠。7.堵頭板板采用角角鋼連接接在模板板法蘭上上的型式式，可供供施工方方方便的的安裝擋擋頭板。8.設(shè)計圖圖附后。模模板臺車車按W=0斷面進(jìn)進(jìn)行設(shè)計計。9.模板臺臺車的澆澆筑硂按按7.5立方米/h，以襯襯砌硂厚厚度為0.445立方米米計算澆澆筑完成成需要5.996h臺車設(shè)計計計算(一)工程程概況及及其對鋼鋼模版臺臺車設(shè)計計要求1.鋼模臺臺車的制制作和安安裝需執(zhí)執(zhí)行GB5502004-992混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)工程施施工及驗驗收規(guī)范范中相相關(guān)要求求。2.鋼模臺臺車設(shè)計計成邊墻墻頂拱整整體澆筑筑的自行行式臺車車形勢，并并滿足施施工設(shè)備備的通行行要求，最最下部橫橫梁的距距離底板板砼面凈凈高不低低于

10、4mm。3.鋼模臺臺車的支支撐系統(tǒng)統(tǒng)盡量設(shè)設(shè)計成一一種高度度可疊加加的模塊塊式結(jié)構(gòu)構(gòu)使之能能適應(yīng)寬寬度為112m，高高度為810mm襯砌洞洞室要求求。4.鋼模板板臺車的的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計必須須要有準(zhǔn)準(zhǔn)確的計計算，確確保在重重復(fù)使用用過程中中結(jié)構(gòu)穩(wěn)穩(wěn)定，剛剛度滿足足要求。對對模板變變形同樣樣要有準(zhǔn)準(zhǔn)確的計計算，最最大變形形值不能能超過22mm，且且控制在在彈性變變形范圍圍內(nèi)。5.模臺車車的設(shè)計計長度為為6m，滿滿足圓弧弧段的混混凝土襯襯砌要求求。6.一般位位置襯砌砌厚度為為0.3351m，鋼鋼模臺車車設(shè)計時時，承載載混凝土土按1.0m，設(shè)設(shè)計按22.0mm校核。7.模臺車車面板伸伸縮系統(tǒng)統(tǒng)采用液液壓傳

11、力力桿，臺臺車就為為后按絲絲桿承載載，不采采用行走走輪承載載。8.為避免免頂拱澆澆筑產(chǎn)生生空洞，頂頂模需設(shè)設(shè)置23個封拱拱器。9.模和頂頂模兩側(cè)側(cè)設(shè)計窗窗口，以以便進(jìn)入入和泵管管下料。10.模板板臺車兩兩端及其其它操作作位置需需設(shè)置操操作平臺臺和行人人通道，平平臺和通通道均應(yīng)應(yīng)滿足安安全要求求。11.控制制尺寸鋼鋼模臺車車外形控控制尺寸寸，依據(jù)據(jù)設(shè)計斷斷面和其其他相關(guān)關(guān)施工要要求和技技術(shù)要求求確定。（見正視圖）。12.該隧隧道一般般位置襯襯砌厚度度0.40.55m，鋼模模臺車設(shè)設(shè)計時，承承載混凝凝土厚度度按1.0m設(shè)設(shè)計，按按照2.0校核。13.下通通行的施施工機械械控制尺尺寸 最高高高度不低

12、低于4mm。 A)臺車車軌距 2.88m BB)澆筑筑段長度度澆筑段段長度 6mm14.模臺臺車的設(shè)設(shè)計方案案鋼模臺車的的設(shè)計方方案如圖圖所示（正正視圖）。該該臺車的的特點：完全采采用液壓壓式收模；電機驅(qū)驅(qū)動行走走；橫向向調(diào)節(jié)位位移也采采用液壓壓油缸。結(jié)結(jié)構(gòu)合理理效果良良好。臺車正視圖圖15.板設(shè)設(shè)計控制制數(shù)據(jù)1、模板：控制數(shù)數(shù)據(jù)（見見下表）項目所對中心角角外沿弧長（mm）模板面積（）每節(jié)鋼模寬寬度（m）頂拱模板73.055和64.4635838.1551.5（每每一段澆澆筑采用用4節(jié)鋼模模板）邊拱模板55.3631237.82、臺車結(jié)結(jié)構(gòu) 臺車凈凈空高為為51663mmm，臺車車的凈空空寬為

13、449399mm。3、臺車機機械設(shè)備備控制數(shù)數(shù)據(jù)（見見下表）項目單位設(shè)計控制數(shù)數(shù)據(jù)升降油缸缸內(nèi)徑行程桿徑零行程額定壓力mmmmmmmmMPa20030010056016邊模油缸缸內(nèi)徑行程桿徑零行程額定壓力mmmmmmmmMPa903004556016行走機構(gòu)軌距輪壓驅(qū)動力mmtftf2800205016鋼模模設(shè)計 鋼模板板的作用用是保持持隧洞襯襯砌混凝凝土的澆澆筑的體體型及承承擔(dān)混凝凝土澆筑筑載荷。鋼鋼模板主主要由面面板、弧弧形板、支支撐角鋼鋼、立筋筋板活動動鉸構(gòu)成成。設(shè)計假定：面板弧弧形板按按照雙鉸鉸耳設(shè)計計，最大大正負(fù)彎彎矩區(qū)采采用加強強措施；面板按按四邊支支撐或三三邊支撐撐計算一一邊自由

14、由板計算算。載荷及組合合：頂拱拱鋼模面面板的計計算載荷荷包括設(shè)設(shè)計襯砌砌襯砌混混凝土澆澆筑荷載載、允許許超挖及及局部超超挖部分分的混凝凝土澆筑筑載荷和和面板的的自重等等。式中q面板計計算載荷荷載荷載荷組合=262設(shè)計襯砌混混凝土 =550000允許超挖部部分回填填 =5000局部過大超超挖部分分回填 =221577同，加載部部位有異異 =221577混凝土側(cè)壓壓力 =448000面板=76577弧形板設(shè)計情況（ 頂拱澆澆筑完成成時）=57622設(shè)計情況（側(cè)墻墻澆筑到到頂拱時時）=48000校核情況（中間1/4跨有局局部超挖挖時）=79799校核情況（半跨跨有局部部超挖時時）=105662面板的

15、的自重，按按照初選選面板厚厚度計算算設(shè)計襯襯砌混凝凝土載荷荷，混凝土土的容重重，可采采用h設(shè)計計襯砌的的厚度，已已知為11m允許超超挖部分分的混凝凝土載荷荷，其值值為5000（按允允許0.20.33m計）局部過過大超挖挖部分回回填的混混凝土載載荷（不不包括允允許超挖挖部分）為為1.55m含義同同，僅加加載部位位有異混凝土土側(cè)壓力力R-內(nèi)部插插入振搗搗器影響響半徑，采采用0.75mm；C-混混凝土入入倉對模模板的沖沖擊力，目目前采用用0.22C）臺車面面板設(shè)計計 3.1面板支支撐情況況：四邊邊支撐板板：a=20cmm，b=1550cmm3.2面板板厚度見見下表支撐情況a/b按強度驗算算求按撓度驗

16、算算求系數(shù)（kgfm）(cm)系數(shù)（cm）四邊支撐0.13330.004470.0000368.78840.500.0000820.69根據(jù)計算結(jié)結(jié)果，采采用10mmm鋼板做做面板效效果更好好?；“寮皟?nèi)部部支撐設(shè)設(shè)計：弧弧板采用用鋼板，寬寬度為2200mmm，加加強筋為為75756的角鋼鋼，中心心距為2260mmm。4.1內(nèi)力力計算：參照雙雙鉸等截截面直墻墻圓拱鋼鋼架梁內(nèi)內(nèi)力計算算公式，計計算結(jié)果果見下表表（該表表內(nèi)力均均以1mm計）載荷作用支座反力各種計算情情況下是是鋼拱梁梁各截面面的組合合內(nèi)力（度）02076.8106=57622kgff/mV=29.3455設(shè)計情況M-22.6623-1

17、6.552724.811414.9776H=2.0021N26.988923.69932.60664.2811Q0-8.6224-2.622211.766kgf/mmV=0設(shè)計情況M23.122616.9553-28.3314-28.1105H=0.2288N2.02225.333328.100527.5449Q08.748.62779.9966/mV=6.7745校核情況M20.233916-20.4431-15.6639H=0.2288N1.76994.607727.64423.5448Q-1.58837.48443.0788-15.6639kgf/mmV=2.0087合并情況M21.82

18、2915.5888-20.442313.1009H=0.110666N1.59114.726623.211921.6555Q08.322.4799-9.57754.2弧板板內(nèi)部支支撐截面面選擇（參參照相關(guān)關(guān)公式）。（見見下表）/8作用在在支撐角角鋼上的的線載荷荷，=qqa（t/m）L支撐撐角鋼的的計算跨跨度1.5m； a支撐角角鋼間距距，為2280mmm分別為為對X軸的截面面抵抗矩矩及截面面性矩，計計算截面面包括支支撐角鋼鋼每側(cè)寬寬15的面面板面積積。 由于于梁單元元的最大大變形量量，即模模板的最最大位移移：通過上述分分析計算算可知，整整個模板板的強度度是足夠夠的。下面的內(nèi)力力也滿足足要求。選

19、擇的截面面計算截面內(nèi)力（kggf.ccm.kkgf）截面應(yīng)力（kgf.）與比較基本截面設(shè)計情況=M=710022N=235521041(外)1632（內(nèi)內(nèi)）設(shè)計情況M=72000100N=28336.881392(外)1658（內(nèi)內(nèi)）最大正負(fù)彎彎矩截面面校核情況=M=101198336N=89221321(外)1499（內(nèi)內(nèi)）校核情況M=111171994N=73881448(外)1655（內(nèi)內(nèi)）校核情況=M=-100490011N=1699281169(外)1669（內(nèi)內(nèi)）校核情況M=-100275567N=1699281169（外外）1673（內(nèi)內(nèi)）4.3弧板板及內(nèi)部部支撐（=）截面處變形

20、計算（參照相關(guān)公式）。見下表。受力情況比較設(shè)計情況2.11/71551/40001/4000設(shè)計情況-1.51/100001/4000校核情況2.51/60001/4000(未考慮慮側(cè)向混混凝土抗抗力)活動鉸耳設(shè)設(shè)計：頂頂部模板板活動鉸鉸耳仔截截面。從內(nèi)力力計算表表中可知知活動鉸鉸耳一般般在正彎彎矩區(qū)，僅僅設(shè)計區(qū)區(qū)處于負(fù)負(fù)彎矩區(qū)區(qū)，而絕絕對值較較正彎矩矩區(qū)小，所所以活動動鉸耳設(shè)設(shè)計采用用該界面面之最大大力進(jìn)行行?；顒觿鱼q耳承承擔(dān)該截截面的剪剪力及由由彎矩所所產(chǎn)生的的剪力，弧弧板和弧弧板之間間用螺栓栓連接，螺螺栓主要要承受剪剪力根據(jù)據(jù)相關(guān)公公式計算算所得M=11051162kkgf.cm.N=7

21、76800kgff Q=774055kgff項目計算需要的的直徑選用截面直直徑（mm）螺栓d12.4416模板銷子d2540（三）臺車車的結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計1、臺車主主架體設(shè)設(shè)計：臺臺車主架架體結(jié)構(gòu)構(gòu)按照等等截面雙雙鉸多層層鋼架進(jìn)進(jìn)行內(nèi)力力計算。根根據(jù)運輸輸條件、吊吊裝力量量和方便便加工制制造等因因素，將將主架體體分為：底梁、立立柱、門門架橫梁梁、門架架斜支撐撐、門架架縱梁、橫橫梁直支支撐、橫橫梁直支支撐斜拉拉桿、立立柱斜拉拉桿等。按按近似的的框架結(jié)結(jié)構(gòu)簡支支梁進(jìn)行行計算。參照臺車（正視圖）車架選用截截面f （cm）焊制工字鋼鋼30#橫梁9905300.7焊制工字鋼鋼50#立柱1112焊制工字鋼鋼50

22、#橫梁14582、臺車托托架設(shè)計計 臺車托托架分為為頂拱架架和邊拱拱托架。邊邊拱托架架結(jié)構(gòu)簡簡單、受受力桿件件按照簡簡支梁記記性計算算：頂拱拱托架主主要有頂頂縱梁、臺臺梁、小小立柱、小小立柱拉拉桿等組組成結(jié)構(gòu)構(gòu)緊湊、受受力效果果好，按按照框架架結(jié)構(gòu)簡簡支梁進(jìn)進(jìn)行計算算。（四）機械械傳動結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計1、垂直升升降機械械 垂直升升降機械械起固定定支撐作作用的采采用螺桿桿式千斤斤頂，螺螺桿和絲絲母均采采用梯形形螺紋。起起重螺桿桿的設(shè)計計主要是是對螺桿桿的直徑徑確定，其其次是對對螺桿的的自鎖性性及穩(wěn)定定性進(jìn)行行驗算。根根據(jù)工地地使用特特點，要要求其中中螺桿具具有較大大的剛度度。螺桿直徑按按壓縮扭扭轉(zhuǎn)和

23、彎彎曲的復(fù)復(fù)合應(yīng)力力來確定定： F= f=tg螺桿螺母間間的摩擦擦角大于于螺紋的的升角，可可以保證證自鎖。根根據(jù)臺車車自重及及其他外外力合計計確定本本臺車所所選用的的絲桿直直徑為775mmm，絲母母的直徑徑為110，螺紋紋型號為為Tr110。2、水平支支撐機械械 水平支支撐機械械采用雙雙頭螺桿桿，它主主要完成成側(cè)向模模板的就就位和固固定支撐撐，也可可以作為為鋼模板板的橫向向細(xì)微調(diào)調(diào)節(jié)使用用。水平平支撐螺螺桿在立立模襯砌砌時壓力力較大。水水平支撐撐機構(gòu)螺螺桿的螺螺紋內(nèi)徑徑d按照下下列公式式進(jìn)行計計算在：根據(jù)臺車側(cè)側(cè)向收模模力估算算及其他他外力合合計確定定本臺車車所選用用的絲桿桿直徑為為65mmm