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

2、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S 12mm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 S =14mmS =12mm焊成工字截面,横梁采用工字钢125b.小立柱采用工字钢120b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（HSGK0B100/55）。平移油缸的作用是利用其左右移动来调整模板中心线 与隧洞中心线相

3、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8 14 mm和3 12m m钢板 焊成箱形截面。立柱和横梁采用8 14 mm和8 12mm钢板焊接成工 字截面，以增加门架抗砼的侧压力。5、行走机构：台车行走机构由2套主动机构，2套从动机构组成。主动机构由2台5.5KW同步电机驱动摆线减速器，再通过链条、链轮减速驱动 门架行走。利用电机的正反转可实现台车的前进与后退，其行走 速度为6m/min

4、,行走轮直径为© 300mm从动机构不安装电机和 减速器。起支撑和行走作用。6、 液压系统：液压系统由4个竖向油缸（前已作叙述）、6个侧向油缸（HSGB100/55 mnrj）、4个平移油缸（前面已作叙述）和一套泵站组成。 侧模板的立模和脱模由侧模油缸来完成。同时起着支承侧模板及 侧墙砼压力的作用，其工作压力为16MPa推力为30吨。泵站系 统利用一个三位四通换向阀进行换向，控制各油缸的伸缩。4个竖向油缸各由一个换向阀控制，侧模每边 3个油缸由一个换向阀 控制，4个平移油缸前后各2个由一个换向阀控制。每个竖向油 缸安装1个液压锁紧阀来锁定每个竖向油缸，确保台车在浇注时 不致下降.液压

5、油泵流量为10L/ min ,电机功率为4KV，液压系 统工作压力为16M Pa7、支承千斤：支承千斤由台架千斤、侧向千斤和门架支承千斤三部份组成。侧向千斤主要用来支承砼的侧向压力和调整侧模板位置，螺杆直径为© 60mm调整行程为200 mm门架支承千斤连接在门架下纵梁下面，顶在轨面上，主要是承受台车和砼的重量，确保台车的 稳定性，其螺杆直径为© 80mm调整行程为120 mm&电气系统： 电气系统主要是对液压系统油泵电机的开关和行走机构电机的正反转进行控制。行走电机设有过载保护。9、台车的主要技术参数：顶拱半径：R8350mm（按常规设计是加大50mm边拱半径：R

6、5650mm（按常规设计是加大50mm拱高：8177mm重量：126T砼衬砌长度：12米额定电压：380V油泵电机功率：4KW行走轮电机功率：11KW (5.5KW*2=11KW)台车行走速度：6m/min（三）、台车模板受力分析及刚度、强度校核1、概述台车结构的受力分析分工作和非工作两种状态。在做受力分析和刚度、 强度校核时应以工作时的最大荷截为依据。故在此我单位对台车非工作状况 下不做分析与校核。2、模板受力分析台车模板分为顶部模板和左右侧模板 2部份。顶部模板的载荷主要由砼 自重和顶部注浆口封堵时产生的挤压力构成。砼的自重可通过理论计算，但注浆口封堵时产生的挤压力为不确定值，与封堵灌浆时

7、的操作、输送泵的操作等有很 大的关系，当注浆口处的砼已浇满时，如输送泵仍继续送料，则输送泵送料时间 越长，则注浆口处的顶模承受的挤压力越大，甚至于使顶模板变形和损坏，若台 车及输送泵操作人员按规范严格操作，此挤压力便不存在或者很小，即便如此， 我单位在台车设计和制作时仍对注浆口处进行了有效的加强。侧部模板左右对 称，结构及受力相同，不承受混凝土自重，因此边模板只考虑砼的侧向压力即可。3、模板的强度刚度验核（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。）3.1、面板校核（每块模板宽1500mm纵向加强角钢间隔250

8、mm） 计算单元图：其中：q砼对面板的均布载荷 q =0.5Kgf/cm213q-max 二：3.1.1、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a 比例系数。当a/b=150/25=6 a取0.5t面板厚 t= 1.2 cmb角钢间隔宽度 b=25cm(T ma>中心点最大应力得(T max=0.5x(25/ 1.2)八2x0.5二 108.47 Kgf/cm2< ° =1300Kgf/cm2。合格。3.1.2 、刚度校核见强度校核模型 max = P(b)4qt公式：r e式中：B比例系数。由 a/b=150/25=6B取0.0284E弹性模量A

9、3钢板E=1.96x106kgf/cm23 max-中点法向最大位移。25 40.5comax = 0.0284 X (一)4 汇 X 0.8 = 0.0055cm得：0.81.96 106中点法向位移3 max=0.0055cm<0.035cm 合格。3.2、面板角钢校核。3.2.1、计算单元iimh'3.2 .2、强度校核 3.2.2.1、计算模型根据实际结构，角钢计算模型为两端固定。I二-.r- I- = 1 工3.2.2 .2、强度校核公式：Mmaxql212 x=L ，最大弯矩在两端处一 M max得：212.5 15012=23437 kgfcm公式:ql224 x二

10、L/2角钢中点弯矩12.5 1502得:24=11718 kgfcmCT由如图:WM3333” BH3bh37.13汉6.3一5.53汽5.7W6H6 7.1=30.66 cm323437CT =imax所以两端30.66 =764kgf/cm2<1300kgf/cm211718中点-_ 30.66 =382kgf/cm2<1300kgf/cm2。合格。3.2.2.3、刚度校核。见强度校核模型。_ ql4公式：ymax 384EI （中点挠度）,BH3bh3I12=108.87 cm4y12.5I504imax得384 汇 1.96 疋 10° 汉 108.87=0.07

11、7cm中点位移ymax=0.77mm。合格。3.3、模板总成强度刚度校核：强度校核：3.3.1、计算单元：q=75kgf/cm3.3.2、计算模型：按简支梁计算。结果偏于安全。qI 1 f i 1M =疋3.3.3、 公式：8MO"=W75如502M 二8=210937 kgfcmWz1 =ey1ey2IzBH3 -bh3150 253 -147 24.231212=21699cm4aH2 bd22.4 252147 0.822(aH +bd )2(2.4 x 25 +147 x 0.8) =4 43=H _ey1=25-4.48=20.52得:Wz1216994.48 =4843

12、cm3Wz2 二2169920.52 =1057cm3210937故:面板端应力:4843 =43.5 kgf/cm2<1300 kgf/cm2210937腹板端力:-21057 =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。3.4、门架强度校核:3.4.1、计算单元：q=0.5Kg/mF=0.5x0.5x900（模板长）x385（有效受力高度）/5（门架）=17325kgf3.4.2、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

13、核B B截面的抗弯能力。3.4.3、公式：二=MW门架横梁A-A截面如上图w BH3bh3W6 H=(30x90A3-16x87.6A3)/(6x90)=20582cm3M=425F=425x17325=7363125kgfcm故：-W=7363125/20582=358kgf/cm2<1300kgf/cm2 。合格门架立柱B B截面如上图wBHbh36H=(30x65八3-16x62.6八3)/(6x65)=11060cm3M=210F=210x17325=3638250kgfcm合格故：'w =3638250/11060=329kgf/cm2<1300kgf/cm2为了计算的方便，取长为1.5米，宽为0.25米，混凝土厚1.5米，计算承受重量：P=1.5 X 0.25 X 1.5 X 2.2=1.23T换算成线载荷为:1.23/1.5=0.82 t/m将此段模板作为简支梁计算得：Mmax二ql2/8=0.82X 1.52/8=0.23tm即为 0.23 X 9.8 X 103=2.25 X 103Nm为了计算弯曲应力，必须求出横截面的形心，此截面是由/ 70X 70X 6的角钢及140X 8的钢板组成，查表可知: 角钢截面积为 S =816mm2惯性矩lx=377700 mm4重心距离Zo=19.5 mm截面形心：Y 坐标=(140