隧道衬砌台车方案(受力计算).doc

**隧道砼衬砌模板台车方案

一、总体
**隧道左洞长448m，右洞长480m，根据工程实际和既有资源，每洞单独投入一台模板台车进行洞身二次衬砌，其中左洞台车长10.5m（约重72t），右洞台车长12.0m（约重82t）。厂家制作组配件，现场安装、装饰和配套。台车为全液压脱（立）模，电动减速机自动行走，由模板部分、台架部分、液压和行走系统四部分组成。型号规格及主要技术参数：
台车通过净空尺寸：6*4.2m
台车行走速度：10m/min（坡度小于5%）
单边脱模量：100mm
水平调整量：+100mm
系统压力：160kg/cm2
油缸最大行程：（竖向、侧向）300mm
详见附图。
二、强度刚度验核（1、参考文献：《机械设计手册第一卷》机械工业出版社出版。2、计算条件：按每小时浇灌2m高度的速度，每平方米承受 5T载荷的条件计算。）
2.1、面板校核 (每块模板宽1500mm，纵向加强角钢间隔250mm)
计算单元图：

其中：q—砼对面板的均布载荷 q =0.5Kgf/cm2
2.1.1、强度校核模型
根据实际结构，面板计算模型为四边固定模型

公式：
其中 α——比例系数。 当 a/b=150/25=6 α取0.5
t——面板厚 t=0.6 cm
b——角钢间隔宽度 b=25cm
σmax—— 中心点最大应力
得σmax=0.5x(25/0.6)^2x0.5=434 Kgf/cm2<[σ]=1300Kgf/cm2。合格。
2.1.2 、刚度校核
见强度校核模型
公式：
式中：β——比例系数。由 a/b=150/25=6 β取 0.0284
E——弹性模量 A3钢板E=1.96x106 kgf/cm2
ωmax——中点法向最大位移。
得：
中点法向位移ωmax=0.0055cm<0.035cm。 合格。
2.2、面板角钢校核。
2.2.1、计算单元

2.2 .2、强度校核
2.2.2.1、计算模型
根据实际结构，角钢计算模型为两端固定。

2.2.2 .2、强度校核
公式： [x=L，最大弯矩在两端处]
得：=23437 kgfcm
公式： [x=L/2 角钢中点弯矩]
得：=11718 kgfcm
由 如图：

==30.66 cm3
所以 两端=764kgf/cm2<1300kgf/cm2
中点=382kgf/cm2<1300kgf/cm2 。合格。
2.2.2.3、刚度校核。
见强度校核模型。
公式：（中点挠度）
=108.87 cm4
得=0.077cm
中点位移 ymax=0.77mm。合格。
2.3、模板总成强度刚度校核：
强度校核：
2.3.1、计算单元：
q=75kgf/cm

2.3.2、计算模型：
按简支梁计算。结果偏于安全。

2.3.3、公式：

=210937 kgfcm

==21699cm4
=4.48
=25-4.48=20.52
得：=4843 cm3
=1057cm3
故：面板端应力：=43.5 kgf/cm2<1300 kgf/cm2
腹板端力：=199.5 kgf/cm2<1300kgf/cm2
由于实际应力小于许用应力。故不用再校核刚度。
2.4、门架强度校核：
2.4.1计算单元：

F=0.5x0.5x900(模板长)x385(有效受力高度)/5(门架)=17325kgf
2.4.2、计算模型：
门架中。A-A截面（正中间）为门架整体抗弯受力的最大集中点，故只校核A截面抗弯能力。
B-B截面为门架立柱的抗弯受力的最大集中点，故还需要校核B—B截面的抗弯能力。
2.4.3、公式：

门架横梁A-A截面如上图
=(30x90^3-16x87.6^3)/(6x90)
=20582cm3
M=425F=425x17325=7363125kgfcm
故：=7363125/20582=358kgf/cm2<1300kgf/cm2 。合格

门架立柱B—B截面如上图
=(30x65^3-16x62.6^3)/(6x65)=11060cm3
M=210F=210x17325=3638250kgfcm
故：=3638250/11060=329kgf/cm2<1300kgf/cm2 。合格
三、主要组成部分及材料
3.1、模板部分：模板面板的材质及型号采用Q235δ10；模板腹板的材质及型号采用Q235δ14；模板连接板的材质及型号采用Q235δ12；模板支撑角钢的材质及型号采用L75X50X6；模板槽钢连接梁的材质及型号采用[180#对扣组焊。
3.2、上部台架部分：上纵梁的材质及型号采用Q235δ12、δ16的板材组焊；连接横梁的材质及型号采用H钢250X175；立柱的材质及型号采用槽钢200#、工钢200#；横撑的材质及型号采用槽钢160#。
3.3、门架部分：横梁的材质及型号采用Q235δ10、δ12、δ16的板材组焊；立柱的材质及型号采用Q235δ10、δ12、δ16的板材组焊；下纵梁的材质及型号采用Q235δ12的板材组焊；门架斜撑的材质及型号采用槽钢200#对扣组焊及工钢200#；门架连接梁的材质及型号采用H钢250X175；门架水平及侧向剪刀架的材质及型号采用槽钢120#。
3.4、平移机架：平移小车以组焊件及机加工件组成；平移架的材质及型号采用槽钢160#组焊件。
35、行走系统：行走电机Y10L-6 2台，减速器ZSY200-50 2台等。
3.6、液压系统：油泵CB202S/16Mpa 1台，油泵电机Y12S4 1台，电磁制动器MSZD1-200 1台等。
3.7、附件：侧向及顶地千斤的材质及型号采用无缝管φ102X6及机加工件组成；顶升及基础千斤的材质及型号采用无缝管φ110X6及机加工件组成；行走系统的材质及型号采用Q235δ12、δ16的板材组焊；使用过程中增加附着式振捣器、楼梯和木板通道，安装防护网和照明设施。
四、钢结构加工工艺
4.1、下料、矫正和弯曲。
4.1.1、下料：
1、≤10mm厚的钢板均采用剪板机进行剪切，剪切后用手砂轮对板边毛刺进行修整。
2、＞10mm厚的钢板，采用自动气割机切割，切割后用手砂轮对板边毛刺进行修整。
3、若对精密组焊件，切割后仍不能达到组焊精度，则需刨边，焊接坡口用气割或刨边成形。
4、容许偏差：钢板长度及宽度的偏差不超过2mm，型钢长度偏差不超过2mm。
4.1.2、矫正：
钢模板矫正后允许偏差：
1、钢模板横向不平整度在1m范围内不超过1mm。
2、型钢不直度在1m范围内不超过1mm，无论多长最大不超过3mm。
4.1.3弯曲：
模板面板用10mm钢板冷弯成形。其容许偏差为与构件组焊后，采用和构件等弧长的样板进行检查，其任何一点间隙不大于2mm。
4.2、部件组焊
4.2.1为保证组焊后的部件尺寸要求，须：
1、焊前进行拼装检查，复核组焊尺寸；
2、单个零件上适当留出焊接收缩余量；
3、组焊时为确保部件精度要求，采用了必要的台卡具；
4、焊接时根据不同的焊接件，适当控制电流，并采用合理的焊接顺序，尽量减少焊接变形；
5、必要时，进行组焊实验，调整焊接工艺，修整卡具，然后进行正式组焊。
6、模板和门架各部件中，除不连续焊和缀板焊接外，均为主要受力焊缝，必须保证焊缝尺寸及焊接质量，为此：
（1）采用结构钢焊条T42型各种焊条。焊条使用前在适当的温度下进行烘干。
（2）焊前仔细清除焊接部位的铁锈、油污、污泥及气割熔渣，对焊接坡口不符合要求的进行适当处理。
（3）对焊接缝和模板拼接出的贴角焊缝必须有一定深度的熔透性，对不符合要求的清除重焊。
（4）对焊后不要求回火处理的焊件，进行矫正处理，矫正处理时不得损伤原材料和焊缝。
4.2.2、组焊矫正后，允许偏差：
4.2.2.1、模板部分
1、每拼装一块模板，相邻两块模板间距偏差不大于1mm；
2、每拼装一块模板后，宽度、长度偏差均不大于1mm；
3、工作窗宽度、长度偏差均不大于2mm；
4、每拼装一块模板，均在组合卡具内进行组焊，待冷却后脱卡，不得有任何变形。
4.2.2.2、门架部分
1、对互换性比较多的杆件，均采用模具进行加工。
2、为确保立柱、横梁、纵梁的焊接质量，防止漏焊、少焊，应严格控制焊接顺序。
4.3、钻孔
钻孔必须有严格的工艺要求，确保钻孔精度，对钻空工艺要求如下：
1、各部组焊件上的孔，一般情况下在组焊后进行钻孔。
2、对有互换性要求的构件，其钻孔采用样板模具进行。样板模具上的孔采用精密划线方式划出，样板上的孔位误差不得超出下列限度：
（1）、相邻钻孔套中心间距±0.25mm；
（2）、板边钻孔套中心间距±0.35mm；
（3）、对角线钻孔套中心间距±0.3mm；
3、钻孔光洁度：钻孔后孔面光洁度确保为25μm，清除孔面的飞边和毛刺。
4.4、试拼装
为对设计性能和加工尺寸进行检查，在钢模台车加工完毕后，即进行试拼装。试拼装时，按使用状态装齐全部零部件、螺栓、丝杆、液压及行走系统。试拼装时，不得使用重锤敲打，螺孔或销孔不用过冲，不扩孔。如发现孔或销位不对时，应慎重研究，妥善处理。
4.4.1、模板拼装允许误差为：：
1、模板直径（任何部位）±8mm，长度±14mm。
2、模板两端托梁内侧构成的对角线长度±15mm。
3、模板所有接缝与模板工作窗的接缝均应密贴，允许缝隙不超过2mm，且不允许有凹凸不平现象。
4、板纵向的铰耳均在同一轴线上，以保证转动自如。
4.4.2、台车门架允许的拼装误为：
1、门架净跨度±4mm。
2、两端门架间距±7mm。
3、门架立柱中心线构成的对角线误差为±10mm。
4、门架立柱中心线和垂直油缸的同轴度为1/1000。
5、沿纵向排列的侧向油缸和侧向丝杆千斤在同一平面内。
6、垂直油缸收缩到最低位置时的顶面应在同一水平面内。
4.5、台车组装完毕后就进入产品出厂前的综合检验。
首先，检测模板的外表面轮廓，平面度误差在5mm以内，每块模板之间的接合缝在2mm以内，局部接合缝允许在3mm内，模板与模板之间的错台在2mm以内，局部错台允许在3mm内。
其次，检测液压系统的运转是否正常。用调压阀将系统压力调整到的额定压力16Mpa，重复油缸的伸缩动作100次，监测各个动作油缸伸缩是否正常，是否有漏油、发热的情况。在动作时并监测模板动作时，台车各部位是否有干涉。
最后，检测电器系统的运转是否正常。将电机开启后，检测其起动电流和运转电流是否正常，各元件的接触是否正常，运转120分钟后，电器系统是否过热。
在出厂检验的各项中，如有任何一项检测不合格台车都不允许出厂，质检部门不得发给出厂合格证。
4.6、涂漆和编号
在钢模台车试拼装达到设计要求后，再进行除锈、涂（喷）漆、编号。涂漆前，先行除锈，清除焊渣、污垢，在干燥的情况下涂漆。
4.6.1、涂漆：
1、与混凝土直接接触的模板表面涂清漆一遍。
2、不与混凝土直接接触的模板内表面，以及幅板、纵梁上部台架等先涂一层防锈漆，待干后再涂一遍红色油漆。
3、门架的横梁、立柱、纵梁等先涂一层防锈漆，待干后再涂一遍红色油漆。
4、台车的楼梯，走道，平台，脚手架等只涂一遍防锈漆。
5、油缸涂蓝漆。
6、行走机构先涂一层防锈漆，待干后再涂一遍黑色油漆。
4.6.2、编号：
为便于零部件的识别，保证现场顺利组装，加快现场组装速度，台车主要零部件在试拼装后进行编号。编号采用深蓝色油漆在零部件的醒目位置，整齐、有规律、美观、清楚。
五、质量检验
1、各部件连接牢靠，无松动；
2、钢模板横向不平整度在1m范围内不超过1mm，外表面轮廓，平面度误差在5mm以内；
3、模板间接缝在2mm以内，局部结合缝允许在3mm以内，错台在2mm以内，局部允许在3mm以内；
4、液压压力到额定压力16Mpa，重复油缸伸缩动作，油缸伸缩正常，无漏油、发热现象，且对台车各部位无干涉；
5、电机开启后，启动电流和运转电流正常，各元件接触正常，运转120min后，电器系统无过热；
6、行走自如，无阻滞。