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xxx隧道衬砌台车结构计算书

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XXXXXXXXXX引水隧道项目

衬砌台车计算书

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2017年10月

xxxxx项目衬砌台车计算书

1.计算依据

1、《xxxxx施工图设计》

2、《衬砌台车结构设计图》

3、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)

4、《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)

2. 概况

xxxxx隧道衬砌模板系统及台车布置图如下图2.1-2.2。隧道二衬模板由一顶模、两侧模组成，模板均由6mm钢板按照二衬外轮廓线卷制而成。顶模模板拱架环向主肋采用I10工字钢,加工成R=1447mm，L=3650mm的圆弧拱形，拱架环向肋板间距1m，拱架纵肋采用∠45*45*6的角钢，间距30cm；侧模模板拱架环向肋板采用1524mm长的I14工字钢，侧模环向肋板在隧洞腰线以上部分加工成加工成R=1447mm，L=527mm的圆弧拱形，腰线以下加工成R=3327mm，L=997mm的圆弧拱形，拱架环向肋板间距1m，拱架纵肋采用∠45*45*6的角钢，间距30cm。

衬砌台车由顶拱支撑、台车门架结构、走行系统、顶升系统及侧模支撑系统组成，纵向共9m长。顶拱支撑采用H200×200×8.0立柱，纵向焊接通长的∠45*45*6的角钢组成钢桁架，焊接于台车门市框架主横梁上，支撑顶模。衬砌台车门式框架立柱采用H200×200×8.0型钢、横梁、纵梁均采用I20a工字钢焊接组成，其节点处焊接1cm厚的三角连接钢板缀片进行加固。本衬砌台车与顶拱支撑焊接为一个整体。进行顶模的安装及拆除时，在轨道两侧支垫20*20*60cm的枕木，枕木上安放千斤顶进行台车和顶拱支撑系统的整体升降。侧模支撑系统的螺旋丝杆，每断面设置4个。下部螺旋丝杆水平支承于台车的I20a纵梁上，上部螺旋丝杆水平支撑于台车的I20a立柱上。三角板与构件之间焊接为满焊,焊脚高度10mm；焊缝不允许出现咬边、未焊透、裂纹等缺陷。模板系统及台车构件均采用Q235普通型刚。

图2.1 隧道二衬模板布置图

图2.2 隧道二衬台车布置图

图2.2 隧道二衬台车纵向布置图

3 荷载计算

3.1 主要技术参数

①、钢弹性模量Es＝2.06×105MPa；

②、混凝土自重γ=26kN/m3；

③、Q235钢材的材料强度：许用正应力[σ]=215MPa，许用弯曲应力[σw]=215MPa，许用剪应力[τ]=125MPa；

3.2 衬砌台车荷载计算：

台车长9m，二次衬砌厚度为0.25m。

①二衬混凝土自重荷载：

P1=γh=26*0.25=6.5KN/m2

②新浇混凝土对模板测面的压力：

浇筑时混凝土温度取T=10℃，泵送混凝土按照20m3/h计算，由隧道衬砌断面衬砌厚度、衬砌台车图纸可以计算出衬砌混凝土的浇筑速度。

V=20/（9*5.174*0.25）=1.72m/h。

新浇混凝土对模板单元的侧压力可按下式进行计算：

Pmax=0.22*γ*t*β*V0.5

其中：

β——混凝土塌落度影响系数，当塌落度≥11cm时，取β=1.15；

t——混凝土初凝时间，一般t=200/（T+15）,实际混凝土初凝在5h左右；

故P2=0.22*26*5*1.15*1.720.5=43.14KN/m2；

③振捣混凝土荷载：

P3=2KN/m2；

④施工人员及机具荷载：

P2=2KN/m2；

临时结构荷载组合系数按照：1.0×恒载+1.2*活载。

4.二衬模板、衬砌台车强度刚度验算

4.1 二衬模板

①6mm钢板计算

二衬模板采用6mm的钢板，纵肋间距30cm，主肋间距1m。钢板界面特性系数计算如下：其中b=1m，h=6×10-3m，l=0.3m。

W=1/6*b*h2=1/6×1×（6×10-3）2m3=6×10-6m3

I=1/12*b*h3=1.8×10-8m4

则拱顶面板：

q=1.0*(26*0.25*1+78.5*0.006*1)+1.2*4*1=11.77KN/m；按简支梁计算，其弯矩为

mkNqlM•132.03.0*77.11*818122max；

则正应力：MPaMPammKNWMw20522106*132.036

挠度：mmlmmEIql2.1250/33.010*8.11006.23843.01077.11538458543-4

侧墙面板：

q=1.0×43.14×1+1.2×4×1=47.94KN/m；按简支梁计算，其弯矩为

mkNqlM•539.03.0×94.47×818122max

则MPaMPammKNWMw2058.89106*539.036

挠度：mmlmmEIql2.1250/14.110×8.11006.23843.01094.47538458543-4

故6mm混凝土面板满足要求。

②纵肋∠45*45*6角钢

纵肋∠45*45*6角钢间距为30cm，其支撑拱圈主肋间距1m（两主肋间加了环向∠45*45*6次肋角钢）。∠45*45*6角钢的截面系数：

W=7×10-6m3 I=1.8×10-8m4

qmax=1.0×43.14×0.3+1.2×4×0.3=14.38KN/m；

按简支梁计算，其弯矩为：mkNqlM•45.05.038.14818122max

则MPaMPammKNWMw2052.64107*45.036

挠度：mmlmmEIql2250/2.110*33.91006.23845.01038.14538458543-4

③顶模拱圈主肋I12工字钢

顶模拱圈主肋I12工字钢的截面系数：

W=77×10-6m3 I=488×10-8m4

其荷载计算考虑二衬混凝土重、模板、纵向角钢、I12工字钢自重以及浇筑混凝土侧压力（由于顶板处于隧道腰线以上，而侧压力与浇筑高度有关，因此顶板计算时可按0.5倍最大侧压力计）。顶板下三立柱支撑间距分别为0.48m、0.55m、0.55m、0.48m。则荷载为：

33.64KN/m=1×4×1.2+0.5*1*43.14+0.01×16.9+0.01/0.3×3.98+1×0.006×78.5+1×0.25×26×1.0=q 按简支梁计算，其弯矩为：

mkNqlM•27.155.064.33818122max；

其支点反力为：

kNqlF251.955.064.332121；

则最大正应力：MPaMPammKNWMw2055.161077*27.136

最大挠度：mmlmmEIql44.3250/03.0104881006.238455.01064.33538458543-4

④侧模拱圈主肋I16工字钢

侧模拱圈主肋I16工字钢的截面系数：

W=141×10-6m3 I=1130×10-8m4

侧模拱圈主肋所受的荷载主要为混凝土的侧压力，按最大侧压力考虑，并考虑1.2的胀模系数。则荷载为

q=1.0*1.2*43.14*1.0+1.2*4*1.0=56.57KN/m

侧模拱圈主肋由两螺旋丝杆支撑于台车门架上，两螺旋丝杆间距1m；运用SMSolve软件建立悬挑梁模型如下：

图4.1 侧模拱圈主肋计算模型

经软件求解，得到支点反力为F1=50.18KN,F2=36.04KN；最大弯矩为Mmax=4.94KN*m。

图4.2 侧模拱圈主肋弯矩及支点反力图

则最大正应力：MPaMPammKNWMw2053510141*94.436

最大挠度：mmlmmEIql4250/3.01011301006.238411057.56538458543-4

4.2 台车结构计算

主要对顶模支撑、台车门架进行结构受力计算。

①顶模支撑立柱

顶模支撑立柱承受顶模部分二衬混凝土重量、模板、拱架、浇筑时的侧压力等。以纵向1m长度为计算单位，荷载总重为：

F=26×0.25×3.65+78.5×0.006×3.65+3.98×10-2×13+14.2×10-2×3.65+43.14×0.5×3.65×1=105KN；

顶模由3根立柱支撑，每根立柱平均受力为35KN；顶模支撑立柱长度分别为0.414m、0.576m、0.414。H200×200×8×12型钢的截面系数：

W=461×10-6m3 I=4610.5×10-8m4

A=62.08cm2 ix=8.61cm

则长、短立柱的长细比为

69.661.810576.0211xil 81.461.810414.0212xil

查表得ψ=0.998，则

MPaMPaAF20564.51008.62103523

MPaMPaAFb20565.51008.62998.0103523

则顶模支撑立柱的强度及稳定性满足要求。

②台车门架计算

台车门架主横梁采用I20a工字钢，长度2.36m，两端悬挑0.24m。主要受力为顶模支撑三根立柱传递的竖向轴力以及立柱的自重。故荷载为：

F=35KN+27.9×0.576×0.01KN+4×1×3.98×0.01KN=35.32KN；

在SMSolve软件中建立计算模型如下：

图4.3 台车门架主横梁计算模型

经软件求解，得到支点反力为F1=55.23KN,F2=50.73KN；最大弯矩为Mmax=28.96KN*m。

I20a工字钢的截面系数：W=237×10-6m3 I=2370×10-8m4

则最大正应力：MPaMPammKNWMw2052.12210237*96.2836

最大挠度：mmlmmEIFl5.7250/38.21023701006.238488.11032.35193841985333

台车门架立柱采用H200×200×8×12型钢，其受力包括由门架主横梁传递的竖向力荷载Fmax=55.23KN；以及由上部侧模支撑丝杆传递的水平力F1=50.18KN（上丝杆轴力）。

1）立柱竖向强度、稳定性

立柱的长细比为

25.1561.810313.1211xil

查表得ψ=0.988，则

MPaMPaAF20590.81008.621023.5523

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隧道二衬台车模板力学设计检算计算书

隧道二衬台车模板力学设计检算计算书

莫家寨隧道模板台车设计检算

根据台车的使用情况，台车在每一模注浆即将完毕时，整模砼仍处于流体状态时所受作用力最大。这时台车顶模、侧模、前后端的堵头板及隧道开挖面组成一个封闭的空间，其间的混泥土处于流体状态，故可依据流体力学计算台车的受力。

一、 边墙部分受力分析：

当混泥土处于流体状态时，侧模

只受水平向上的压力，并且，随着混

凝土的逐渐凝固，这种压力越来越小。

8.178.178.17332113.323.323.321.2.45109.892.45109.8960212FpgyldyydyyKN p混凝土密度；gl重力加速度；台车衬砌长度；

二、 顶拱受力分析：

顶拱混凝土在没有凝固时，对顶拱的作用力可分解为水平压力（F11）和垂直压力（F⊥）。

00009011129032121sincos12.45109.84.219sincos241201FpgRldKN（）R

000090212903212sin12.45109.84.219cossin242749FpgRrdKNl（）sin

当混凝土凝固时，顶拱只承受顶部混凝土的重力，而侧拱不受0.02内轨顶面0.02

力。这时，顶部混凝土的重力计算如下：

0307822.45109.8(4.210.5)3.142192182360GpvgKN

根据以上分析，整个台车的受力可分解为水平受力（F11）和重力直压力（F⊥），故有：

111201224022182FKNFKN

三、 台车主要零部件的强度校核

1. 上部台架立柱（4×7+4）

2182159.872.8.32FNKNn [说明：15×9.8为拱板重量]；

而[σ]=235MPa 3472.81028.925.1510NMPas；σ＜[σs]；故满足强度条件。

隧道二衬结构计算书全文

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3 蓁山隧道二衬结构计算

3.1 基本参数

1.二衬参数表

二次衬砌采用现浇模筑混凝土，利用荷载结构法进行衬砌内力计算和验算。

二次衬砌厚度设置见表3.1。

表3.1 二次衬砌参数表

围岩级别 拱墙厚度h/cm 仰拱厚度h/cm 砼级别 钢筋种类 钢筋直径

Ⅱ 35 35 C30 HRB335 14

Ⅲ 40 45 C30 HRB335 20

Ⅳ 40 45 C30 HRB335 20

Ⅴ 50 55 C35 HRB335 20

22（加强）

Ⅴ级加强围岩（下穿凤凰台路） 60 70 C35 HRB335 25

2.计算断面参数确定

隧道高度h=内轮廓线高度+衬砌厚度+预留变形量

隧道跨度b=内轮廓线宽度+衬砌厚度+预留变形量

各围岩级别计算断面参数见表3.2。

表3.2 计算断面参数（单位：m）

围岩级别 隧道高度H 隧道宽度B 预留变形量/cm 开挖高度 开挖宽度

Ⅱ 10.81 12.86 4 10.84 12.90

Ⅲ 11.14 13.32 7 11.21 13.39

Ⅳ 11.31 13.46 9 11.40 13.55

Ⅴ 11.63 13.60 12 11.75 13.72

Ⅴ级加强围岩（下穿凤凰台路） 11.96 13.86 14 12.10 14.00

3.设计基本资料

围岩容重：3/5.20mkNs

二衬材料：C30、C35混凝土

弹性抗力系数：3/250000mkNK

材料容重：3/25mkNh

弹性模量：kPaEh7103

二衬厚度：35/40/45/50/55/60/65/70cm

铁路等级：客运专线

行车速度：200km/h

隧道建筑限界：双线，按200km/h及以上的客运专线要求设计

线间距：4.4m

曲线半径：1800m，4000m

牵引种类：电力

隧道台车计算书

隧道台车计算书

1

隧道台车计算书

（一） 概述：

根据贵单位承建的隧道工程可知：贵方所需台车是全液压边顶拱砼衬砌钢模台车（以下简称台车）。此台车是以电机驱动行走机构带动台车移动，利用液压油缸和螺旋千斤进行模板立模和脱模来进行隧洞砼浇注的设备。根据对隧道衬砌长度的要求，台车设计为12米,总重量126T，全液压边顶拱砼具有结构合理可靠、操作方便、成本较低、衬砌速度快、隧道砼成形面好等优点。

（二） 台车的结构设计：

台车主要由模板部份、台架部份、平移机构、门架部份、行走机构、液压系统、支承千斤、电气控制系统等组成。

1、模板部份: 模板部份由两块顶模和两块侧模组成一个砼横向断面，两块顶模用螺栓连接两侧模与顶模用铰耳销轴连接，8块模板的宽度均为1.5米，，纵向由8块组成12米的模板总长，每块模板之间用螺栓连接，模板面板厚度为δ12mm，模板加强筋用槽钢[12B和槽钢[16A做成，加强筋的间距为250m m，其弧板宽度为300 m m。模板连接梁采用槽钢[20b合成.。

2、台架部份：台架由4根上纵梁,9根弦梁和63根小立柱组成。主要是承受顶模上部砼及模板的自重。其上纵梁由钢板δ=14mm/δ=12mm焊成工字截面,横梁采用工字钢I25b.小立柱采用工字钢I20b制成。

3、平移机构：平移机构在前后门架横梁各安装一套，平移油缸4个（HSGK02—B100/55）。平移油缸的作用是利用其左右移动来调整模板中心线

2 与隧洞中心线相吻合，其工作压力为16 MPa，最大推力为20吨，水平移动行程为左右各100 m m。

4、门架部份：门架由下纵梁、立柱、横梁及纵向连接梁组成。各横梁及立柱用连接梁和斜拉杆连接，各构件均用螺栓连接成一个整体。是整个台车的主要承重结构件。门架下纵梁用δ１４mm和δ12m m钢板焊成箱形截面。立柱和横梁采用δ１４mm和δ12mm钢板焊接成工字截面，以增加门架抗砼的侧压力。

公路隧道台车计算书

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弥楚台车检算资料

一、 检算依据

1、林织铁路《衬砌模板台车设计图》

2、《钢结构设计手册》

3、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》

4、《路桥施工计算手册》

二、 台车组成的主要参数

1、 台车的结构

衬砌台车主要由模板总成、托架总成、平移机构、门架总成、台车大梁、主从行走机构、侧向液压油缸、侧向支撑千斤、顶撑液压油缸、基础千斤等组成。

2、 主要技术参数

台车总重量（自重） 850 KN

一个工作循环的理论衬砌长度12 m

最大衬砌厚度（包括开挖回填厚度）600 mm （平均开挖多50 mm）。

三、 检算有关取值说明：

1、 混泥土侧压力

混泥土浇注速度 V= 2 m/h

混泥土浇注温度 T=20℃识现场具体工定，这里按照该温度计算。

初凝时间t0=200/（T+15）=5.71h

侧面模板最大压力: Pm=0.22γt0β1β2v1／2或24h

（h为混凝土的有效压头）取二者较小值使用

式中：β1坍落度修正系数（≤3cm，β1＝0.85，5~9cm，β1＝1，11~15cm，β1＝1.2）；β2外加剂修正系数（不加时β2＝1，掺缓凝剂β2＝1.2）；混凝土容重取γ=24KN/m3这里以24为基数进行计算；h为有效压头高度；H为浇筑高；

Pm=61.4KPa(这里修正系数均取1.2进行检算)

内部捣鼓压力 P1 =4Kpa 侧面压力

泵送冲击力及混凝土倾倒冲击力 P2 =2Kpa

混凝土侧压力 P =67.4Kpa

2、考虑砼灌注时，衬砌断面可能存在开挖现象，混凝土厚度按600mm取值。

浇筑时模板受力情况

3、振捣砼产生的水平力对水平面模板按2kPa计算，对垂直面模板按4kPa计算。 4、各部分检算时都做了偏于安全的简化，以确保结构安全。

5、不含有关丝杠、走行轮的检算。

四、主要部件的检算

1、模板的检算