模板受力分析

1、模板台车受力分析1、台车构成隧道全断面衬砌台车主要由门型框架（纵梁、横梁、底梁、竖 撑、顶推螺杆斜撑）、面板（顶模板、边模板、加强肋）、行走系统 （滑动钢轮、电动机）、液压系统、连接件及紧固装置构成。各构 （杆）件采用M20螺栓连接，螺栓孔均采用机械成孔，孔径较螺栓 杆体大2mm OOOOOOO台车构造具体见图一、图二。图一：全断面衬砌台车构造图图二：9m长衬砌台车侧视图整体式衬砌台车总体构造如下所示：顶模总成：2组；顶部架体：1组；升降油缸：4件；平移装置：2组；门架体：1组；边模总成：2组；边模丝杠：26件；边模通梁：8件；边模油缸：4件；底部丝杠体：14件台车标准长度为9m时，设置12个

2、工作窗口。二、台车结构受力检算模板支架如图1所示。计算参照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)、混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)、铁路混凝土与砌体工程施工规范(TB10210-2001)、钢结构设计规范(GB50017-2003)、砼泵送施工技术规程(JG/T3064-199911、荷载计算(1) 、荷载计算1)、上部垂直荷载永久荷载标准值：上部混凝土自重标准值：1.9 X 0.6 X 11.0 X 24=200.64KN钢筋自重标准值：9.8KN模板自重标准值：1.9 X 11.0 X 0.01 X 78.5=16.4KN弧板自重标准值：(11.0 X 0.

3、3 X 0.01 X 2+11.0 X 0.3 X 0.01 )X 78.5=7.77KN台梁立柱自重：0.0068 X( 1.15+1.45 ) X 2X 78.5=2.78KN上部纵梁自重：(0.0115 X 8.2+0.015 X 1.9 X 2)X 78.5=11.88KN可变荷载标准值：施工人员及设备荷载标准值：2.5振捣混凝土时产生的荷载标准值：2.02)、中部侧向荷载永久荷载标准值：新浇注混凝土对模板侧面的压力标准值：F=0.22rcto B 1 B 2v 1/2=0.22 x 25X 8X 1.2 x 1.15 x 10.5=60.6KN/m2F=rc x H=25X 3.9=

4、97.5KN/m2取两者中的较小值，故最大压力为 60.6KN/m2有效压力高度h=2.42m换算为集中荷载：60.6 x 1.9 x 0.6=69.1KN其中：F新浇混凝土对模板的最大侧压力；rc 混凝土的表观密度；to 新浇混凝土的初凝时间；v混凝土的浇筑速度；H混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度;B 1外加剂影响修正系数；B 2混凝土坍落度影响修正系数；h有效压力高度。可变荷载标准值倾倒混凝土荷载值：2.0KN/m2振捣混凝土时产生的荷载标准值：4.0KN/*(2) 荷载组合1）组合I 恒载x 1.2+活载x 1.42）组合H 恒载x 1.0+活载x 1.02、钢模板设计钢模

5、板的作用是保持隧洞衬砌混凝土浇筑的外形及承担混凝土 浇筑荷载。钢模板主要由面板、弧形板、支撑角钢、立筋板、活动 铰构成，活动铰将其分成几段，利用连接螺栓合成整理。A）设计假定：面板弧形板按照双铰耳设计，最大正负弯矩区采 用加强措施；面板按四边支撑或三边支撑一边自由板计算。B）荷载及其组合：顶拱钢模面板的计算荷载包括设计衬砌混凝土浇筑荷载、允许 超挖及局部过大超挖部分的混凝土浇筑荷载和面板的自重等。q=qo+q1+q2+q3 式中q面板计算荷载qo面板自重，按照初选面板厚度计算；q1设计衬砌混凝土荷载，q1二r x h;r钢筋混凝土容重；h设计衬砌厚度；q2允许超挖部分的混凝土荷载；q3局部过大

6、超挖部分回填的混凝土荷载（不包括允许超挖部 分），为 1.2m；q4含义同，仅加载部位有异；q5混凝土侧压力； q5= 丫 R +CR/内部插入振捣器影响半径，采用0.75m;C混凝土入仓对模板的冲击力，目前，设计中采用0.2tf/m 2。(1) 、模板面板计算面板是以肋板为支座的连续梁，可简化为四跨连续梁进行计算。按照荷载组合1,取1m宽的板条计算：对拱顶面板：=1.2 X 1.0(25 X 1.0+78.5 X 0.01)+2.0 X 1.4=33.6KN/m对侧墙面板：q=1.2 X 1.0 X 60.6+6.0 X 1.4=81.12KN/m取侧墙模板进行验算，取荷载调整系数0.85，

7、有：q=81.12 X 0.85=68.95KN/m故 Mmax=0.105q2=0.105 X 68.95 X 0.282模板钢材Q235, 10mn厚钢板的截面力学参数截面惯性矩I和截 面抵抗矩W分别为：w=1.6x 10-5mI=8.3 X 10-8m所以有：强度验算：c =M/ 丫 xWX=90.4N/mm v? =215 N/mrn安全刚度验算：V =0.644ql 4/100EI=0.644 X 66.0 X 0.286 4/(100 X 2.06 X 105X 1.8 X 10-8) =0.77mnv L/250=1.1mm满足要求根据计算结果，钢模板面板适合采用10mn厚的钢板

8、。(2) 模板肋板计算横肋布置按230mm考虑，计算简图如下：N1B肋板计算简图P = 0.23 68.95 = 15.8KN q= 0.06KN /m故：M max =0.125ql2 = 0.125 0.06 0.232 0.25PL = 0.91KNgm模板钢材Q235钢板的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗 矩W分别为：W=6.4 X 10-6m31=1/9 X 0.006 X 0.0753=2.81 X 10-7m4所以有：M2X135.1N/mnf ： f =215N/mm2强度验算：xWnx安全刚度验算：v=5ql 4/384EI =0.2mm l/250=1.1mm满足要求(3

9、) 弧板计算弧板采用A3 5 10钢板，宽度300mm加强筋采用钢板及10#槽钢，中心间距250mm荷载为模板荷载和自重，采用 ANSY分析内 力如下：最不利的弯矩和剪力为：Mx=209000Ngm v = 115000N弧板的截面力学参数截面惯性距I和截面抵抗矩W分别为:33W -1.303 10 m-44I =1.954 10 m所以有:二二 Mx =i60.4N/mm2 ： f =215N/mm2xWnx安全VS =76.9“/口卅：化=125N / mm2Itw安全采用组合1计算结果：刚度验算：v =47.4mm ： I/250=48.4mm满足要求(4) 模板支架的计算模板支架按照钢

10、框架结构计算，荷载见“二荷载计算”，钢材Q235门架横梁截面尺寸400750mm结构为焊接工字型，上下面 板14 ,立板为5 12。门架横梁钢的截面力学参数截面惯性距I和 截面抵抗矩W分别为：二3 3-4 4W 二 3.132 10 m ；I 二 9.396 10 m ；立柱截面尺寸500750mm结构为焊接工字型，上下面板4, 立板为5 12。立柱的截面力学参数截面惯性距I和截面抵抗矩 W分 别为：3 3_4 4W =2.145 10 m ；I =5.361 10 m ；采用SAP200C计算，组合2计算结果如下：位置弯矩(KNgm)剪力(KN )立柱顶225.47167.30立柱中22.2

11、831.52立柱下44.4738.08顶梁边252.47360.85顶梁中99.464.07中梁边27.8413.65中梁中1.214.00立柱计算对各点进行受力验算，立柱最不利的弯矩和剪力、轴力为:M252470Ngm V =167295N N =378290N所以有：M22二二 Mx =102.3N/mm :：: f =215N/mmxWnx安全VS =75.8N/mnf ： fv =125N/mm2Itw安全:=N =27.8N/mm2 ： fv =215N/mm2An安全采用组合1计算结果：刚度验算：V =1.6mm： 1/250= 12mm 满足要求框架梁计算对各点进行受力计算，顶梁

12、最不利的弯矩和剪力、轴力为:Mx = 252470Ngm V = 260860N N =167300N所以有：二70.1N/mm2 ： f =215N/mm2xWnx安全呈s =108.0N/mnf ： fv =125N/mm2Itw安全采用组合1计算结果：刚度验算：v = 16.1mm ： I/250 = 32mm满足要求。（5）底部大梁的计算大梁按照简支梁结构计算，不考虑中间支座作用。大梁箱形截 面50500mm韻4,钢材Q235底梁的截面力学参数截面惯性矩 I和截面抵抗矩W分别为：33W =5.077 10FI =1.523 10m大梁计算简图采用SAP200C计算，组合2计算结果如下:

13、单位：i底部大梁弯矩图最不利的弯矩和剪力、轴力为：Mx = 327831CN gm V =719680N所以有：貯=M x =610N / mm? f =215N / mm xWnx：V =85N / mm :：化=125N/mm2Itw采用组合1计算结果：刚度验算：v = 59.7mm ： I / 250 = 48mm不满足要求整体稳定性验算：；:，Mx *278310心.6 5077） f =215N/mm2bWx考虑中间支座作用，计算结果如下：最不利的弯矩和剪力、轴力为：Mx =97860Ngmv =142050N所以有：二二 Mx28N/mm2 ： f =215N/mnfxWnx安全V

14、S = 9.2N / mm2 ： fv = 125N / mmfItw安全采用组合1计算结果：刚度验算：v = 0.5mm ： 1/250= 48mm 满足要求整体稳定性验算：二=Mx =3278310/（1.6 5077） f =215N /mm2bWx故如果考虑底梁下的千斤顶的支座作用，结构是满足要求的；如果不考虑支座作用，结构靠整个大梁受力，则需加大底梁截面。（6）台车抗浮计算抗浮千斤顶丝杆直径为75mm丝母直径为110,螺纹型号为Tr10*300。加长部分为108*6无缝管。模板台车衬砌时混凝土灌注 速度要求高，混凝土一直处于流体状态，设密度为，=2.4t/m3，模板台车长度为l1 =12m，l2=9m。模板台车外轮廓线方程：（x-2.48）2 y222（隧道半径为4.55m,隧道中心距隧道底面2.48m）hf =2.、gl 护.22 (x 2.48)2 -5dx浮力方程为：02.48)2 38.44arcsin h二2.48 “。人 29.8 gh（h为灌注高度）对上式求导，求出浮力的极大值