台车模板(gai)

1、中交集团太中银铁路工程第九项目部三分部双线隧道衬砌台车中交太中银铁路工程台 车 设 计 方 案 编制： 复核： 批准： 中交太中银铁路工程第九项目经理部三分部二00七年元月台 车 设 计 方 案1、 参照所提供隧道断面技术资料和砼衬砌方法施工要求进行设计台车。2、 设计过程根据施工单位的工况要求，施工工序、机械设备的实际而设计。3、 根据隧道的衬砌长度和台车使用次数，进行综合担保设计即：保断面尺寸、保台车刚强度、保设备、机械穿行。4、 并根据施工需要，台车设计为液压伸缩模板和丝杠定位的衬砌方案。台车为自行式，由电控柜总操纵与控制。选用液压的顶推力，均为台车各部总成件的三倍以上。行走传动扭距为1

2、.75倍以上，行走速度平道上为安全、平稳、匀速。5、 台车结构设计为门架结构，单门架对单模板的支撑方式，确保模板侧压的均匀传递，门架主结构采用Q235刚模板组焊制作，抗弯曲、抗变型，均优越型材的优点台 车 技 术 指 标一、引用标准1、组合刚模板技术规范GB50214-20012、建筑刚结构焊接规程JGJ81-91 3、组合刚模板质量检验评定标准：YB/T251-944、铁路桥梁刚结构设计规范：TB10002.2-995、建筑工业行业标准JG/T3060-996、刚结构工程施工及验收规范：GBT25 二、材料标准1、碳素结构刚：GB700 GB/T699-19992、低合金结构刚 ： GB15

3、91 GB/T3077-19993、碳刚焊条 ： GB511D4、流体管： GB/T3639-20005、铸刚件 ： GB/T135289 6、低合金钢焊条： GB5118 7、气体保护焊用材料： GB/8110-19858、气保焊、手工焊、焊缝坡口 ： GB9859、埋弧焊焊缝坡口： GB986 三、外购配套材料 1、产品应符合引用标准要求，并以供方提供产品合格证书、检验证书、产品证明书、出产日期、型号、生产号、制造厂。2、型材、板材，应符合GB700；GB/T6991999中；Q235A标准3、外购件进厂，对电机、液压系统做到校检，试验和压力校核，对安全性和泄漏等做最终检验。四、技术术语均

4、采用国家标准。五、工艺标准 1、参照台车制作工业文件和工业规范，符合国家对钢结构件的检验规范。2、机加工制作、参照GB/T5096.471986。3、钻、铣、镗、割、剪均采用企业工业规范进行。4、组焊工艺、点焊工艺、均按企业工艺文件规范进行。5、焊接规范，按企业焊接工艺规范进行。 6、打磨、涂漆工艺，按企业工艺规范进行。7、组拼、组装，按企业工艺规范进行。9m台车结构载荷校核1.模板受力分析台车模板分顶模、左右边模，由于顶模受到混凝土自重、施工载荷及注浆口封口时的挤压力等载荷的作用，其受力条件显然比其它部位的模板更复杂、受力更大、结构要求更高。由于边模与顶模的结构构造一样，边模不受砼自重，载荷

5、较小，因此对其强度分析时只考虑顶模。顶模板通过上纵梁总成承受整个上部模板的载荷，而上纵梁有12个支承点（8个机械千斤顶，4个液压油缸）承受竖向载荷并传力至门架。由于混凝土输送泵通过管道向台车输送混凝土，与注浆口接口处的局部挤压力较大，其它地方压力较小。在衬砌时的混凝土自重及边墙压力靠模板承受。模板的整体强度既有拱板承受又有千斤顶承受，以保证模板工作时的绝对可靠。台车模板沿洞轴方向看是一个圆柱壳，只不过它是由多个2米高的圆柱形组合而成。通过计算得知模板下的托架支承及圆弧拱板的刚度是足够的，而顶模最危险处应在最顶部（由于灌注时的压力）。因此，其力学模型可取最顶部2m长度、1.8m宽的这部分模板进行

6、受力分析及强度校核，其受力简图如图1。该部分载荷由两部分组成，一是砼的自重；二是注浆口封口时产生的较大挤压力，该值的取值是一个不确定的，它与灌注封口时的操作有极大关系。如果混凝土已经灌满，而操作人员仍然由输送泵输送混凝土，由于输送泵的理论出口压力（36.5Kg/cm2）很大，就有可能造成模板的变形破坏。由于输送管的长度及高度的变化，注浆口接口处压力实际有多大，目前没有理论及实验验证的数据可供参考。据此情况，操作者就必须及时掌握和控制灌注情况，根据操作经验判定已经灌满，并及时停止输送。（1）分析部分的混凝土自重P1分析部分的长为2m，宽为1.8m，混凝土厚为0.8m，其密度为2.45t/m3，则

7、混凝土自重为：W=21.80.82.45=7.056(t) 则单位面载荷为P1=7.056/(21.8)=1.96 t/m2（2）分析部分的挤压面载荷P2该值取为4.7t/m2，参考自日本歧阜工业公司提供的参数1。那么，这部分模板就受到P1和P2的作用，两部分的合力P=P1+P2=1.96+4.7=6.66t/m2。（3）模板的弯曲应力由于模板的内表面每隔250mm有一根加强角钢，因此，我们可以把它简化成每隔250mm的梁单元来考虑。将宽度为250mm的模板所受到的载荷折算成梁上的线载荷。这是在有限元单元处理中常用的方法。根据上述模板所受的面载荷为6.66t/m2,那么在250mm宽，1800

8、mm长的面积上所受到的载荷为：6.660.251.8=3 (t)，将此载荷作用在1.8m长的梁上，则其线载荷为：q = 3/2=1.5(t/m)。如果对整个模板进行受力分析，就必须将整个模板等效成梁单元的空间框架结构，利用有限元理论，通过电算进行有限元分析。这里，我们只能取一根梁进行分析，简化后的梁单元力学模型按简支梁处理，其受力简图如图2，这是因为两边有250mm高的拱板及立柱支承。梁的横载面如图3。图2图3为计算梁的弯曲应力，必先计算该梁横截面的形心，该截面是由75506的角钢及25010的组合截面，根据图示坐标系，计算组合截面形心的X、Y坐标。其计算公式为：X =AiXi/Ai Y =A

9、iYi/Ai查表可知角钢75506的横截面积A =726mm2,惯性矩 IX =411200mm4，X0=12.1mm,Y0=24.4mm。则X =2501075+726（75+12.1）/(2500+726)=77.7Y =25010（75+5）+72624.4/(2500+726)=67.49根据组合截面的平行移轴公式计算组合截面的惯性矩：IX =25010/12+25010（77.712.1）2+411200+726（67.4924.4）2=12106607.45mm4抗弯截面模数：W1=IX/（85-67.49）=691411.048mm3 W2= IX /67.49=1979383.

10、723 mm3简支梁受到均布载荷作用下的最大弯矩位于跨中，其值为： Mmax=ql2/8=1.51041.82/8=6075(N.m)梁的最大弯曲应力为： = Mmax / W2= 30.7MPa对于Q235钢，s=235 MPa，所以，梁的强度通过。（4）模板的最大位移梁单元的最大变形量，即模板的最大位移。根据受均布载荷简支梁的位移公式：fmax = 5ql4/384EI式中，E-弹性模量，E = 2.1105 MPa； I-截面的惯性矩，I = 7060913.7mm4; q-梁受到的均布载荷，q = 1.5104N； l-梁的长度，l = 1.8m；将各值代入上式： fmax=51.51

11、041.84/(3842.110117.110-6) =0.0013m =1.3mm即模板的最大变形为1.3mm。通过上述的分析计算可知，整个模板的强度及刚度是足够的。参考文献：1、隧道施工机械简明手册第一册，铁道部隧道工程局，1984；2、弹性和塑性力学中的有限单元法，机械工业出版社，1988；3、材料力学，人民教育出版社，1983；4、机械设计手册第三版，化学工业出版社，1994；2.竖向千金顶、升降油缸的校核混凝土自重及其它作用力通过每边的4个千斤顶及2个油缸承受，并通过千斤顶及油缸传于门架横梁上。千斤顶受力有：（1）模板及及其支架重量：229.68/360 26.29200=0.04x

12、106N。（2）混凝土自重：W=LS式中：混凝土容重，取2.45x104N/m3； S混凝土衬砌截面面积，m2；则W=180/36026.290.82.45104=3.43106N。（3）挤压载荷：该值取4.7t/m2，则47000N/m2 180/36026.2m2=0.91106N。因此模板受到的压力为三个之和为4.38106N，该值作为校核千斤顶的依据。1）竖向千斤顶的校核竖向千斤顶承受的轴向载荷为P=F/12=4.38106N/12=3.65105N。竖向千斤顶采用矩形螺纹，螺杆及螺母均为45号钢，其s=360 MPa，b=180 MPa,=108 MPa,安全系数为2。由于螺杆、螺母

13、的材料相同，只需校核螺杆螺纹强度。螺杆弯曲强度验算强度经验公式：b=3FH1/d3b2nb；螺杆剪切强度验算公式：=F/d3bn；式中：F轴向载荷，F=3.65105N; H1基本牙形高度mm, H1 =0.5P=6mm; d3外螺纹小径，d3=87mm； P螺距，为12mm； H螺杆高度为120mm； n旋合圈数，n= H/P=10; b螺纹牙根部的宽度，矩形螺纹b=0.5 P。将各值代入上式，则b=22 MPab；=30MPa经验证千斤顶符合要求。2）升降油缸的校核油缸活塞杆为直径180mm的圆钢，A=d2/4=0.02545m2。cr=Fcr/A=3.65105N/0.02545m2=1

14、4MPap=200MPa，则升降油缸的强度符合要求。3）侧模丝杠强度校核台车边模板左右对称，结构受力完全相同，由于模板下部向里靠拢，承受混凝土的自重很少，一次自重载荷不必考虑，只考虑浇注混凝土时侧压力的影响。边墙的侧压力取为46.06KPa,该值取至日本岐阜工业公司9米液压台车的计算值，较目前国内边模板的侧压力计算大些，偏于安全。台车衬砌长度为9米，则边模板水平载荷W=P.S=6.15x103KN,侧模上边一组丝杠与底部一组丝杠其支承作用，则侧模板侧压力主要靠中间丝杠支承（共24个），则每个丝杠承受为F=W/24=256KN。cr=Fcr/Ap=200MPa,则=F/A=256KN /0.00

15、51653 m2=49.57MPa200 MPa，因此丝杠满足要求。3. 门架受力分析台车门架是一个空间的整体框架结构。水平及垂直方向的载荷主要靠6片门架承受。门架整体框架结构的受力分析有两种工况：其一是门架水平载荷的受力载荷分析；其二是垂直载荷作用下的门架受力。为了整体结构的稳定性，我们采用了双横梁结构，确保了结构的安全可靠。门架受力总图如图4： 图43.1上横梁受力分析（两端）上横梁主要承受来自两头的液压油缸和中间千金顶的竖向挤压力，由前面的数据：P=F/12=4.38x106N/12=3.65x105N，则q=2P/8.4=0.87x105N/m,因上横梁的横截面如下图5：图5则组合截面

16、惯性矩为： IX =（300123/12+300122442）2+（476123/12+47612652）2 = 477149088mm4抗弯矩面模数：W1 = IX/250 = 1908596mm3 W2 = IX/150 = 3180993 mm3此梁所受最大弯矩Mmax = ql2/8 =0.87x1058.42/8 =76734（N.m）梁的最大弯曲应力 = Mmax/W1 = 47958.75/(1.910-3) = 40.2MPas=235MPa因此上横梁两端的强度符合要求。梁的最大变形量为： fmax = 5ql4/384EI 其中E = 2.1105 MPa I = 4.5 1

17、0-4m3则fmax = 5870001.84/（3842.110114.510-4）=0.00013m =0.13mm3.2上横梁受力分析（中间）其受力状况与两端横梁一致，其线载荷为q = 1.3x105 N/m其截面示意图如图6：图6 则组合截面惯性矩为： IX =（240123/12+240122442）2= 342996480mm4抗弯矩面模数：W1 = IX/250 = 1371985.92mm3 W2 = IX/120 = 2858304 mm3则梁所受最大弯矩Mmax = ql2/8 =870008.42/8 =76734（N.m）梁的最大弯曲应力 = Mmax/W1 =7673

18、4/(1.3710-3) =56MPas=235MPa因此上横梁中间符合强度要求。梁的最大变形量为： fmax = 5ql4/384EI 其中E = 2.1105 MPa I = 4.8 10-4m3则fmax = 5870001.84/（3842.110114.810-4）=0.00013m =0.13mm3.3中间立柱（1）中间立柱横向主要承受来自侧模板的挤压载荷，其值为4.7t/m2，其力通过侧模向丝杠传递到立柱上。F=W/24=256KN，每个立柱横向承受4个丝杠的作用力，整个立柱承受的力为1024KN。则在宽240mm，长5230mm的梁上其线载荷为：q = 196KN/m其截面示意

19、图为图7：则组合截面惯性矩为： Wx=BH3-bh3/6H=0.240.53-0.2680.4763/60.5=0.02m3则梁所受最大弯矩Mmax = ql2/8 =87000（5.23/2）2/8 =68573.6（N.m）梁的最大弯曲应力 = Mmax/Wx = 3425679/(10010-5) = 34 MPas=235MPa因此中间立柱横向的强度符合要求。（2）中间立柱竖向主要承受来自油缸和千金顶的竖向作用力，因此根据前面数据：P=F/12=4.38x106N/12=3.65x105N，则cr=Fcr/Ap=200MPa,则=F/A=3.65x105N /0.012432 m2=2

20、9.35MPa200 MPa，因此中间立柱的竖向强度满足要求。3.4两端立柱（1）两端立柱横向主要承受来自侧模板的挤压载荷，其值为4.7t/m2，其力通过侧模向丝杠传递到立柱上。F=W/24=256KN，每个立柱横向承受4个丝杠的作用力，整个立柱承受的力为1024KN。则在宽300mm，长5230mm的梁上其线载荷为：q = 196KN/m。其截面示意图为图8：则组合截面惯性矩为： IX =（300123/12+300121942）2+（376123/12+37612692）2 = 314137152mm4抗弯矩面模数：W1 = IX/194 = 1619263mm3 W2 = IX/69 =

21、 4552712 mm3则梁所受最大弯矩Mmax = ql2/8 =196000（5.23/2）2/8 = 167536.5 （N.m）梁的最大弯曲应力 = Mmax/W1 = 167536.5 /(1.610-3) =105 MPas=235MPa因此两端立柱横向的强度符合要求。（2）两端立柱竖向主要承受来自油缸和千金顶的竖向作用力，因此根据前面数据：P=F/12=4.38x106N/12=3.65x105N，则cr=Fcr/Ap=200MPa,则=F/A=3.65x105N /0.018624 m2=19.6MPa200 MPa，因此两端立柱的竖向强度符合要求。通过上述分析计算可知，整个模

22、板的强度及刚度是满足施工要求的。 隧道衬砌模板台车安装指导书为使模板台车正确发挥其使用性能，特制定安装作业指导书，本指导书以厂内及现场安装为基础。洞内安装应根据具体条件和设施，现场状况参照本办法进行指导。一、技术设备1、认真熟悉台车设计图纸及相关技术资料，对台车各部结构尺寸，联接方式，相关部件编号位置认识清晰准确。2、首先对现场进行考查并确定安装方案，对主要的吊装设备和辅助设施进行必要的设计和计算，如台车的安装空间，起吊设备、占地面积和活动空间。洞内安装的吊环设备及台车部件运送摆放位置等。3、编制安装工作表，确定安装日程，技术要求，确定作业人员及项目负责人（施工方配合人员）二、设备及工具准备1

23、、确定起吊设备现场使用的可行性（在设备状况，占地）位置，起吊高度，提升吨位满足的情况下方可施工。2、严格检查起吊用具，如钢丝绳的规格、长度、数量、绳环状况、磨损情况、钢丝绳卡、吊环等工具情况，如发现问题要及时更换。三、台车部件安装的检查1、钢结构部件在运输过程中有无碰撞变形，丢失，错运。2、液压行走，支撑部分各类配件是否齐全。3、连接紧固用的螺栓，销轴的规格、数量是否正确齐全。如有问题应采取相应的措施和办法及时处理解决。四、安装场地的安全检查和防护1、各类设备、物资、台车部件的合理摆放位置。2、安装电源、电压、电路是符合安全用电要求，能否集中控制。3、氧气、乙炔罐的安全距离为6米及线路有无泄漏

24、，检查氧气，乙炔管有无泄漏，并保持安全操作距离。4、安装场地应设立警示标识或派人看守，严禁无业人员、车辆进入安装场地，进入现场安装人员必须佩带安全帽，高空作业必须佩带安全绳，安装技术人员要进行安装前安全讲话及安装过程中的安全监督检查。五、台车在安装时，首先要保证钢轨面水平，（施工方抄平）钢轨底部接触面要坚硬、防止台车在安装好后下沉，造成台车对角线误差。六、安装行走梁1、在钢轨上确定行走箱总成、使行走箱吊耳轴线与钢轨中线垂直、并将行走箱四边支护牢靠。将一根行走梁吊至两个行走箱上方垂直向下降落，使行走梁两端吊耳轴线分别与主动被动箱吊耳轴线重合，穿入连接销轴和防窜开口销，同时在行走梁两侧加固三角支撑，以保持行走梁上平面与钢轨中线垂直。2、重复以上操作，安装另一根行走梁（注洞内同样按此操作）。两根行走梁对角线误差1.5cm、中心距1cm.。七、门架间连接将每一品门架按编号将立柱、横梁、斜撑、小横梁连接成榀，并按序号依次摆放，用钢丝绳捆绑门架上横梁，垂直吊至两行走梁中间，按编号连接门架两立柱底脚螺栓，顺次序