盾构反力架安装专项方案及受力计算书

1、 目 录 一、工程概况2二、反力架的结构形式22.1、反力架的结构形式22.2、各部件结构介绍22.3、反力架后支撑结构形式4三、反力架安装准备工作5四、反力架安装步骤及方法5五、反力架的受力检算65.1、支撑受力计算65.2、斜撑抗剪强度计算8六、反力架受力及支撑条件86.1、 强度校核计算：106.2、始发托架受力验算11一、工程概况 东莞市轨道交通r2线2304标土建工程天宝站东城站盾构区间工程起点位于天宝站，终点位于东城站。盾构机由天宝站南端盾构始发井组装后始发，利用吊装盾构机的260t履带吊安装反力架。二、反力架的结构形式2.1、反力架的结构形式 如图一所示。图一 反力架结构图2.2

2、、各部件结构介绍(1) 立柱：立柱为箱体结构，主受力板为30mm钢板，筋板为20mm钢板，材质均为q235-a钢材，箱体结构截面尺寸为700mmx500mm，具体形式及尺寸见图二。图二 立柱结构图(2) 上横梁：结构为箱体结构，主受力板为30mm钢板，筋板为20mm钢板，材质均为q235-a钢材，箱体结构截面尺寸为700mmx500mm，其结构与立柱相同。(3) 下横梁：箱体结构，主受力板为30mm，筋板为20mm钢板，材质均为q235-a，箱体结构截面尺寸为250mmx500mm，其结构如图三所示。图三 下横梁结构图（4 ）八字撑：八字撑共有4根，上部八字撑2根，其中心线长度为1979mm，

3、下部八字撑2根，其中心线长度为2184mm，截面尺寸如图四所示。图四 八字撑接头结构图2.3、反力架后支撑结构形式后支撑主要有斜撑和直撑两种形式，按照安装位置分为立柱后支撑、上横梁后支撑、下横梁后支撑。23401370立柱支撑（以左线盾构反力架为例）：线路中心左侧（东侧）可以直接将反力架的支撑固定在标准段与扩大端相接的内衬墙上；线路中心线右侧（西侧）材料均采用直径500mm，壁厚9mm的钢管。始发井东侧立柱支撑是3根直撑(中心线长度为1700mm)，始发井西侧立柱是2根斜撑(中心线长度分别为5247mm和3308mm，与水平夹角均为45度)和一根直撑（底部）。如下图所示 1700东侧立柱直撑型

4、式 西侧立柱斜撑型式（2）上横梁支撑：材料均采用250250h钢，中心线长度分均别为2267mm，其轴线与反力架轴线夹角为412525。（3）下横梁支撑：材料均采用250x250h钢，每个支撑由2根h钢组成，共6个直撑。三、反力架安装准备工作 1、反力架是按设计加工成的既有设施，进场后检查其完损程度，螺栓及焊缝是否保持完好。 2、在盾构机主体吊装下井前，利用空间测量出反力架的位置并在其安装位置作出标识。 3、反力架从天宝站南端始发井口吊入，利用260t履带吊安装就位。四、反力架安装步骤及方法1、根据盾构中线、管环的厚度、反力架立柱的尺寸，在盾构始发井的底板锚固2块钢板，钢板面四角一定要在同一平

5、面内，并在钢板上找准反力架立柱安装的中心位置作好标记。2、安装立柱，根据现有的场地及空间把立柱1用260t吊机配合送往已锚固好的钢板位置处。3、利用260t吊机配合提升东侧立柱至安装位，做好立柱中下部的支撑保护，扶正立柱后，在立柱上焊接角撑，使立柱稳固。再将立柱与钢板进行焊接，同时作好后支撑。4、利用260t吊机把反力架下横梁移至安装处，然后扶紧螺栓，使横梁与立柱连接成整体。5、用与东侧立柱安装相同的方法安装西侧立柱，然后采用与下横梁安装相同的方法安装上横梁。6、安装完成上横梁后，整体检查反力架螺栓是否附扶紧，反力后撑是否稳固，然后用用刨光机打磨管片接触的反力架板面，使其平整。五、反力架的受力

6、检算5.1、支撑受力计算5.1.1支撑的截面特性（1）250x250h钢截面特性：弹性模量e=196x105，最小惯性矩=10800/cm4，截面积=92.18cm2。（2）直径500mm，壁厚9mm钢管截面特性：弹性模量e=205x105，最小惯性矩=41860/ cm4，截面积=138.76 cm2。(3)稳定性计算的最大承压力a、东侧立柱后支撑稳定性计算最大承压力f=2eiminl2=(3.14x3.14x205x105x41860)/(2x170)2=7319kn则东侧三根直撑能承受的最大载荷为7319x3=21957kn。b、西侧立柱后支撑稳定性计算最大水平载荷5247mm斜撑(水平

7、夹角45度)水平载荷计算：f2=2eiminl2=(3.14x3.14x205x105x41860)/(2x524.7)2=768.3kn由于水平夹角为45度则其水平承载力f为768.3/cos45=1086kn4020mm斜撑水（水平夹角17度）平载荷计算：f2=2eiminl2=(3.14x3.14x205x105x41860)/(2x330.8)2=1932.9kn由于水平夹角为45度则其水平承载力为：1932.9/cos45=2733.6knc、上横梁后支撑稳定性计算上横梁后支撑采用250x250h钢，中心线长度分别为2267mm、其轴线与反力架轴线夹角为412525。pe=2eimi

8、nl2=(3.14x3.14x205x105x10800)/(2x226.7)2=1061.9kn由于水平夹角为412525,则其水平承载力为：1061.9/cos412525=1416.2kn3根后支撑能承受的水平载荷为3 x1416.2=4248.6knd、下横梁后支撑稳定性计算下横梁后支撑是由8根h钢组成，均为直撑，其长度均为1700mm，其最大承载力计算如下：pe=2eiminl2=(3.14x3.14x205x105x10800)/(2x170)2=1888kn8根总载荷为8x1888=15104kn5.2、斜撑抗剪强度计算从受力分析可知，5247mm直径500钢管斜撑抗剪受力最危险

9、，因此从该斜撑的抗剪应力计算水平承载能力。应力计算公式为=pl22ei，而钢材最大需用应力为210mpa由此计算斜撑最大承载力f1=2eix/l2=2x205x105x41860 x 210/524.72=623.3kn45由此力验算水平最大承受推力f=623.3/sin290=881.6kn，从验算结构可以得出应按轴向抗压强度验算支撑能承受的最大推力。因此，所有支撑的最大承载力为21957+2733.6+4248.6+15104=44043.2kn始发最大推力我们设置为8000kn，后支撑满足最大推力要求。六、反力架受力及支撑条件（1）反力架安装位置：反力架安装在负6环后，距离洞门9700m

10、m, 后支撑位置如下图所示： p=800t（2）初始掘进时反力架的受力分析在正式始发掘进时，已经安装好两环负环，采用错缝拼装，因此可以将其看成近似的刚性整体。当初始掘进时，盾构机所需推力很小，钢管环可视为均匀受力，所产生压应力也呈环状均匀分布。(3) 掘进过程中推力逐渐加大反力架的受力分析如图所示，设定支撑点为a、b、c、，非支撑点d、e、f。支撑点a、b、c处随着压力增加，产生一定的弹性变形，所产生位移为后支撑杆件弹性变形和梁弹性变形的组合，设定为l1,这个位移量很小，在压力不能够使其产生塑性变形前，可视其为刚性。非支撑点d、e、f处背后没有位移的限制，在压力产生挠曲变形后，设定它因挠曲变形

11、所产生的位移为l2。当l2大于l1后，载荷重新分布，即支撑点处载荷p1急剧增加，非支撑点处载荷p2缓慢增大，并存在一上限值。因此，载荷中心分布后，主要受力处为支撑点处。它随着推力增大而加大，而非支撑点载荷p2缓慢增大，它的上限值由梁体的刚度决定，它仅须大于提供管片与钢管环的摩擦力而需要的压力即可。由上述可知,反力架应力主要集中在后支撑点处, 而后支撑材料采用q235的h20型钢。反力架应力集中处截面积远大于后支撑截面积,因此,校核后支撑强度及焊缝强度即可。6.1、 强度校核计算：(1)、盾构始发时，推力从下往上慢慢变小。根据始发经验，为防止栽头，最低点油缸推力约为最高点环两倍。根据这个设定，我

12、们可以分析出支撑点最大载荷：承受载荷点为6点载荷分布为：1:1.5:2最大载荷为:（1000/2）（2/4.5）=222t(2)、反力架立柱下端与预埋件的焊接强度：采用j422焊条焊接，焊高12mm .焊缝长度：7002+5002+1002=2600mmj422的焊缝金属的抗拉强度为42kg/mm2焊缝强度：三级焊缝强度为85%，考虑施工条件，这里考虑为75%反力架单根立柱下端可承受拉力：260012420.75=982800kg=982t 因为982222,因此,焊接强度满足.(3)、后支撑抗压强度:后支撑材料采用q235的h20型钢22210000/(0.0250.22+0.0250.15)=161.45106pa=161.45mpa.q235的屈服强度为235 mpa161.45235,因此,后支撑强度满足.6.2、始发托架受力验算4.2.1始发托架结构说明：始发托架制作所采用材料均为q235，具体结构如图所示： 始发托架总图始发托架详图始发托架纵梁图6.2.2、受力验算托架所承受载荷为盾构机自重。最大载荷出现在盾构