隧道衬砌台车受力计算

1、项目隧道台车结构计算书2007 年 03 月台车1佰信特双线出口台车一概况模板台车就位完毕，整个台车两端各设一个底托传力到初支底面上。台车适用于佰信特双线隧道出口，轮廓半径为R=4010-7750mm,枕木高度 H=200mm,钢轨型号为 43Kg/m(H=140mm)，过车净空为 Bx H=5000x4000mm。台车中心高8825mm,模板高8250mm。台车长度10m,二衬混凝土灌注厚度 按0.6米计算，一次浇注成型。混凝土标号 c30, w8, S150。模板支架如图1。计算参照建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)、混凝土结构工程施工质量 验收规范(GB50204-2002)

2、、水工混凝土施工规范(DL/T5144-2001 )、钢 结构设计规范(GB50017-2003)。模板支架图二荷载计算(1) 荷载计算1)上部垂直荷载永久荷载标准值：上部钢筋混凝土自重标准值：2.0X 0.6X 9.27X25 = 278.1KN模板自重标准值:2.0X9.27X 0.01 X 78.5= 14.55KN弧板自重标准值:9.27X( 0.6X 0.012+0.4X 0.012)x 78.5= 8.73KN台梁立柱自重：0.0068X( 1.75+0.6)X 2X 78.5= 2.51KN上部纵梁自重：0.22X 0.5X 2X 2X 78.5= 34.54KN可变荷载标准值：

3、施工人员及设备荷载标准值：2.5KN/m2 振捣混凝土时产生的荷载标准值：2.0KN/m22)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 =0.22 ct。U2=0.22 X 25 X 8 X1.2X 1.15X 10.5= 60.6KN/m2F = cH = 25 X 3.3= 82.5KN/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：60.6X 4.5/2= 136.35KN其中：F新浇混凝土对模板的最大侧压力；c混凝土的表观密度；t°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

4、至新浇混凝土顶面的总高度;i 外加剂影响修正系数；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：2.0 KN/m2振捣混凝土时产生的荷载标准值：4.0KN/m2(2) 荷载组合1）组合1恒载Jx 1.2 +活载Jx 1.42）组合2恒载Jx 1.0 +活载Jx 1.0三、钢模板设计钢模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载荷。 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

5、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=q°+ q 1+ q?+ q 3式中q 面板计算载荷q。一面板自重，按照初选面板厚度计算；q 设计衬砌混凝土荷载，q1二丫 h丫 一钢筋混凝土容重h设计衬砌厚度；q2允许超挖部分的混凝土载荷（按允许0.2 0.3m计）q3局部过大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。q 5= y R + CR 内部插入震捣器影响半径，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

6、。；荷载荷载组合q。设计衬砌混凝土q 1允许超挖部分回填q 2局部过大超挖回q 3同q3 ,加载部位有q 4混凝土侧压力q 5面板5+ q2+ q 3弧形板设计情况1（顶拱浇筑完时）qo+ q 1 + q 2设计情况II （侧墙浇筑到顶拱时）qs校核情况I （中间1/4跨有局部超挖时）q°+ q 1 + q 2 + q 4校核情况II （半跨有局部超挖时）qo+ q 1+ q 2+ q 3（1） 模板 面板 计算面板 是以 肋板 为支座的连续梁，可简化为五跨连续梁进行计算。按照荷载组合1,取1m宽的板条计算：I1I1T卡-LLI-144d4LL1面板计算简图对拱顶面板：q= 1.2X

7、 1.0X( 25X 1.0+78.5X 0.01) +2.0X 1.4= 33.6KN/m 对侧墙面板：q= 1.2X 1.0X 60.6+6.0X 1.4= 81.12KN/m取侧墙模板进行验算，取荷载调整系数0.85,有：q = 81.12X 0.85= 68.95KN/m故：Mmax= 0.105ql2= 0.105X 68.95X 0.282 = 0.57KN.m模板钢材Q235, 10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 =1.6 X 10-5m3;I =8.3 X 10-8m4所以有：强度验算： Mx = 90.4N/mm2v f =215N/mm2安全Wn

8、x刚度验算：v = 0.644qf/100EI=0.644X66.0X 0.2864/ (100X2.06X 105x 1.8X 10-8)=0.77mm<! /250=1.1mm满足要求根据计算结果，钢模板面板适合采用10mm厚的钢板。(2) 模板肋板计算横肋布置按500mm考虑，计算简图如下：_1_LJ_jf&1X A 彳肋板计算简图故：Mmax = 0.125ql2 = 0.125X 68.95X 0.52= 2.1KN.m模板钢材Q235, 90X 56X 6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 =11.74X 10-6m3;I =7.103 X 10

9、-7m4所以有：强度验算：卫丄=155.5N/mm2< f =215N/mm2 安全xWnx刚度验算：V = 5ql4/384EI=0.3mm<l /250=1.1mm满足要求(3) 弧板计算顶模弧板采用A3 5 12钢板，宽度600mm,边模弧板宽度300mm,加强筋 采用钢板及90*56*6的角钢，中心间距230mm。荷载为模板荷载和自重。1) 对于边模弧板，考虑中间支座作用，采用 ANSYS分析内力如下：632,971-036175,917-2P444边模的弯矩图和剪力图21.05126.975最不利的弯矩和剪力为:Mx = 10326N.m V =26975N边模弧板的截面

10、力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W = 1.8X 10-4m3;I =2.7 x 10-5m4所以有：= 49.9N/mm2v f =215N/mm2安全xWnx=VS =50.0 N/mm2< fv=125 N/mm2安全ItwtISFLJLCEHEEyT£TEf=lSUE =1 TIHl=iP1DC =, 0Q9Z4 91边模的位移图采用组合1计算结果：刚度验算：v = 8.25mm<l /250=24.3mm满足要求2）对于顶模弧板，采用 ANSYS分析内力如下:1 15KE-14址朋$95 zt.sn1.357X.J?9h_I =2.16 x 10-4m

11、4-13.698-7.61L.-1.S22 L4.566-10654-4,56#丄克苦761顶模的弯矩图和剪力图最不利的弯矩和剪力为:Mx = 3802N.mV=13698N顶模弧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 =7.2 x 10-4m3;所以有:Mx=25.2N/mm2v f =215N/mm2安全器=352 N/mm2<fv=125 N/mm2安全/DISPLACGMEMT/STSf、SUE =1./TIHH=1/DMX 54E-03顶模的位移图采用组合1计算结果：刚度验算：v = 0.54mm<l/250=29.7mm满足要求(4) 模板支架的计算模板支

12、架按照钢框架结构计算，荷载见“二 荷载计算”，钢材Q235,门架 横梁截面尺寸250X 700mm,结构为焊接工字型，上下面板5 14,立板为5 12。 门架横梁钢的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W = 3.22 x 106mm3;I =1.127X 109mm4;立柱截面尺寸250X 450mm,结构为焊接工字型，上下面板5 14,立板为5 12。 立柱的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W=1.813x 106mm3;I= 4.079 x 108mm4;图2支架计算简图采用SAP2000计算，组合2计算结果如下：,.'：L«cL.'1甘

13、9- P 夕 97 7 7 7 - - - -je.jd-I8.JJS8.3B8.38a. 38-支架剪力图支架轴力图位置弯矩（KN.m）剪力（KN）立柱顶88.979.7立柱中37.018.4立柱下58.343.0顶梁端部88.9158.9顶梁边66.4151.7顶梁中9.783.3斜撑5.61.21）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:Mx = 88900N.m V =79700N N = 159430N 所以有：= VS=16.0 N/mm2< fv=125 N/mm2安全Itw二=N10.2+14.8 N/mm2< fv=215 N/mm2安全AxW

14、nx采用组合1计算结果：刚度验算：v = 1.6mm<i/250=18mm 满足要求2)框架梁计算对各点进行受力验算，顶梁最不利的弯矩和剪力、轴力为：Mx = 88900N.m V =158900N N = 79740N所以有：-=N=6.6+27.6N/mm2v f =215N/mm2安全AnxWnx=VS=31.9 N/mm2<fv=125 N/mm2安全Itw采用组合1计算结果：刚度验算：v = 1.2mm<l /250=22mm满足要求对横撑进行受力计算，结果满足要求。(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。大梁截面450X 500mm, 上

15、下面板5 14,立板为5 12,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：W = 3.4 x 106mm3;I = 8.49X 108mm4;图3大梁计算简图采用SAP2000计算，组合2计算结果如下：底部大梁弯矩图Eh5底部大梁剪力图最不利的弯矩和剪力、轴力为：Mx = 1554620N.m V =519790N所以有：丁= 397.6N/mm2> f =215N/mm2xWnx=空=233.0 N/mm2> 化=125 N/mm2不安全Itw采用组合1计算结果：刚度验算：v = 67.8mm<i /250=40mm不满足要求整体稳定性验算：= 1

16、554620/ (1.6X 3400) > f =215N/mm2Wx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。台车2佰信特双线出口台车一概况模板台车就位完毕，整个台车两端各设一个底托传力到初支底面上。台车 适用于佰信特双线隧道进口，轮廓半径为R=5450mm,枕木高度H=200mm,钢轨型号为43Kg/m(H=140mm),过车净空为 B x H=6000x 4000mm。台车中心 高8775mm,模板高8400mm。台车长度10m,二衬混凝土灌注厚度按0.6米计 算，一次浇注成型。混凝土标号 c30, w8, S1

17、50。模板支架如图1。计算参照建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)、混凝土结构工程施工质量验收规 范(GB50204-2002)、水工混凝土施工规范(DL/T5144-2001 )、钢结构设计规范(GB50017-2003)模板支架图二荷载计算(1) 荷载计算1) 上部垂直荷载永久荷载标准值：上部钢筋混凝土自重标准值：2.0X 0.6X 10.8X25 = 324KN模板自重标准值：2.0X10.8X 0.01 X 78.5= 17.0KN弧板自重标准值：10.8X( 0.6X 0.012+0.4X 0.012)X 78.5= 10.2KN台梁立柱自重：0.0068X( 1.8+1.

18、0)X 2X 78.5= 3.0KN上部纵梁自重：(0.22X 2+0.5)X 0.012X 2X 2X 78.5= 3.54KN可变荷载标准值：施工人员及设备荷载标准值：2.5KN/m2振捣混凝土时产生的荷载标准值：2.0KN/m22) 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 -0.22 £2V1/2=0.22X 25 X 8 X1.2X 1.15X 10.5= 60.6KN/m2F = cH = 25 X 3.3= 82.5KN/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：60.6X (632.42)

19、+2.42/2 = 308.45KN其中：F新浇混凝土对模板的最大侧压力；c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；i 外加剂影响修正系数；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：2.0 KN/m2振捣混凝土时产生的荷载标准值：4.0KN/m2(2) 荷载组合1) 组合1恒载Jx 1.2 +活载Jx 1.42) 组合2恒载Jx 1.0 +活载Jx 1.0三、钢模板设计钢模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载荷。钢模板主要由面板、弧形板、支撑角钢、立筋板、活动铰构成，

20、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=q°+ q 1+ q?+ q 3式中q 面板计算载荷q。一面板自重，按照初选面板厚度计算；q 设计衬砌混凝土荷载，qi二丫 h丫 一钢筋混凝土容重h设计衬砌厚度；q2允许超挖部分的混凝土载荷（按允许0.2 0.3m计）q3局部过大超挖部分回填的混凝土荷载（不包括允许超挖部分），为1.2mq4含义同，仅

21、加载部位有异；q5混凝土侧压力。q 5= y R + CR 内部插入震捣器影响半径，采用0.75m;荷载荷载组合q°设计衬砌混凝土q 1允许超挖部分回填q 2局部过大超挖回q 3同q3 ,加载部位有q 4混凝土侧压力q 5面板5+ q2+ q 3弧形板设计情况1（顶拱浇筑完时）q°+ q 1 + q 2设计情况II （侧墙浇筑到顶拱时）q5校核情况1 （中间1/4跨有局部超挖时）q°+ q 1 + q 2 + q 4校核情况II （半跨有局部超挖时）q0+ q 1+ q 2+ q 3C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

22、板 计算面板 是以 肋板 为支座的连续梁，可简化为五跨连续梁进行计算。按照荷载组合1,取1m宽的板条计算：nmmIlliIIHIminIIIIIImmiJ1Hy!LI MILI-1T1ii44-1-J11面板计算简图对拱顶面板:q= 1.2X 1.0X( 25X 1.0+78.5X 0.01) +2.0X 1.4= 33.6KN/m 对侧墙面板：q= 1.2X 1.0X 60.6+6.0X 1.4= 81.12KN/m取侧墙模板进行验算，取荷载调整系数0.85,有：q = 81.12X 0.85= 68.95KN/m故：Mmax= 0.105ql2= 0.105X 68.95X 0.282 =

23、 0.57KN.m模板钢材Q235, 10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 =1.6 X 10-5m3;I =8.3 X 10-8m4所以有：强度验算： Mx = 90.4N/mm2< f =215N/mm2安全jWnx刚度验算：v = 0.644qf/100EI=0.644X66.0X 0.2864/ (100X2.06X 105X 1.8X 10-8) =0.77mm<l /250=1.1mm满足要求根据计算结果，钢模板面板适合采用10mm厚的钢板。(2) 模板肋板计算横肋布置按500mm考虑，计算简图如下：i t i i i( ifzjX肋板计算简图

24、故：Mmax = o.125ql2 = 0.125X 68.95X 0.52= 2.1KN.m模板钢材Q235, 90X 56X 6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 =11.74X 10-6m3;I =7.103 X 10-7m4所以有：强度验算： 卫=155.5N/mm2v f =215N/mm2安全LWnx刚度验算：v = 5ql4/384EI=0.3mm<l /250=1.1mm满足要求(3) 弧板计算顶模弧板采用A3 5 12钢板，宽度600mm,边模弧板宽度300mm,加强筋 采用钢板及90*56*6的角钢，中心间距230mm。荷载为模板荷载和自重。1)

25、 对于边模弧板，考虑中间支座作用，采用 ANSYS分析内力如下：-5.549-1.1743.3017.57611.S5丄-3-3611,0145.3699.76414.139T.2暑.30415.57229.036边模的弯矩图和剪力图最不利的弯矩和剪力为:Mx = 14139N.m V =29036NI和截面抵抗矩W分别为:I =2.7 x 10-5m4边模弧板的截面力学参数截面惯性矩-43W = 1.8X 10 4m3;所以有：酸二68劭歸“=2蚀/血安全詈=65.4 N/mm2<fv=125 N/mm2安全DISPLACEHENTSTEP=10皿=2TIHE-1DMX =.00616

26、9边模的位移图采用组合1计算结果:刚度验算：v = 6.2mm<l /250=23.7mm满足要求2）对于顶模弧板，采用 ANSYS分析内力如下:-.23SE-13.3364371.561顶模的弯矩图和剪力图最不利的弯矩和剪力为:Mx = 2809N.mV =9923N顶模弧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 =7.2 x 10-4m3;I =2.16 x 10-4m4所以有：龙=20.1N/mm2<f=215N/mm2安全安全詈=302 N/mm2<fv = 125 N/mm2DISPLACEMENTSTIP=1SUB =1TIHE=1DUX 二.0010

27、S9顶模的位移图 采用组合1计算结果：刚度验算：v = 1.1mm<i/250=36mm满足要求(4) 模板支架的计算模板支架按照钢框架结构计算，荷载见“二 荷载计算”，钢材Q235,门架 横梁截面尺寸250X 700mm,结构为焊接工字型，上下面板5 14,立板为5 12。 门架横梁钢的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W = 3.22 x 106mm3;I =1.127X 109mm4;立柱截面尺寸250X 450mm,结构为焊接工字型，上下面板5 14,立板为5 12。 立柱的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W=1.813x 106mm3;I= 4.079

28、 x 108mm4;图2支架计算简图采用SAP2000计算，组合2计算结果如下：支架弯矩图jj -PS3'22支架剪力图支架轴力图位置弯矩（KN.m）剪力（KN）立柱顶181.4188.8立柱中167.888.8立柱下96.0132.2顶梁端部181.4182.1顶梁中89.081.0斜撑24.38.81）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:M x = 181400N.mV=188800N N = 182155N所以有：= VS=188800X 2.7144X 106/ (4.079X 108x 12)Itw=104.7 N/mm2< fv=125 N/m

29、m2安全二卫二=182155/12064+181400X 103/ (1.15X 1.813X 106)AxWnx=15.1+87= 102.1 N/mm2< fv=215 N/mm2安全采用组合1计算结果：刚度验算：v = 3.4mm<i/250=19mm满足要求2)框架梁计算对各点进行受力验算，顶梁最不利的弯矩和剪力、轴力为：M x = 181400N.m V =182100N N = 188760N所以有：二=N= 188760/15064+181400X 103/ (1.15X3.22X 106)AxWnx=12.5+48.99= 61.5N/mm2< f =215N

30、/mm2安全=VS =182100X 5.2724X 106/ (1.127X 109X 12) Itw=71.0N/mm2< fv=125 N/mm2安全采用组合1计算结果：刚度验算：v = 4.3mm<i /250=26mm满足要求对横撑进行受力计算，结果满足要求。(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。大梁截面450X 500mm, 上下面板5 14,立板为5 12,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：W = 3.4 X 106mm3;I = 8.49X 108mm4;0Ei_n0胃/ 1)图3大梁计算简图采用SAP2

31、000计算，组合2计算结果如下:底部大梁弯矩图m 1底部大梁剪力图最不利的弯矩和剪力、轴力为：M x = 1686730N.m V =563830N所以有：= 1686730X 103/ (1.15X 3.4X 106)xWnx=431.4N/mm2> f=215N/mm2二 VS=563830X 4.566X106/ (8.49X 108 X 12) Itw=252.0 N/mm2> fv=125 N/mm2不安全采用组合1计算结果：刚度验算：v = 78.8mm<i/250=40mm不满足要求整体稳定性验算：= 1686730/ (1.6X 3400) > f =2

32、15N/mm2 bW<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。台车3 中天山TBM台车一概况模板台车就位完毕，整个台车两端各设一个底托传力到初支底面上。台车 适用于中天山TBM隧道，轮廓半径为R=4400mm,枕木高度H=200mm，钢轨 型号为 43Kg/m(H=140mm)，过车净空为 B X H=4200 X 4200mm。台车中心高 7825mm,模板高7450mm。台车长度10m,二衬混凝土灌注厚度按0.6米计算, 一次浇注成型。混凝土标号 c30, w8, S150。模板支架如图1。计算参照建 筑结构荷载规

33、范(GB 50009-2001)、混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)、水工混凝土施工规范(DL/T5144-2001)钢结构设计规 范(GB50017-2003)。模板支架图二何载计算(1)荷载计算1)上部垂直荷载永久荷载标准值：上部钢筋混凝土自重标准值：2.0X 0.6X 8.5X 25= 255KN模板自重标准值：2.0X8.5X 0.01 X 78.5= 13.3KN 弧板自重标准值：8.5X(0.6X 0.012+0.4X 0.012)x 78.5= 8.0KN 台梁立柱自重：0.0068X 1.7X2X 78.5= 1.8KN上部纵梁自重：(0.22X 2+0

34、.5)X 0.012X 2X 2X 78.5= 3.54KN 可变荷载标准值：施工人员及设备荷载标准值：2.5KN/m2 振捣混凝土时产生的荷载标准值：2.0KN/m22)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 =0.22血2卩2=0.22X 25 X 8 X1.2X 1.15X 10.5= 60.6KN/m2F = cH = 25 X 2.5= 62.5KN/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：60.6X (5-2.42)+2.42/2 = 229.67KN其中：F新浇混凝土对模板的最大侧压力；c混凝

35、土的表观密度；t°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；匚一一外加剂影响修正系数；：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：2.0 KN/m2振捣混凝土时产生的荷载标准值： 4.0KN/m2（2）荷载组合1）组合1恒载Jx 1.2 +活载Jx 1.42）组合2恒载Jx 1.0 +活载Jx 1.0三、钢模板设计 钢模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载荷。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

36、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=q0+ q1+ q2+ q3 式中 q 面板计算载荷q。一面板自重，按照初选面板厚度计算；q 设计衬砌混凝土荷载，q1二丫 h丫 一钢筋混凝土容重h设计衬砌厚度；q2允许超挖部分的混凝土载荷（按允许0.2 0.3m计）qa局部过大超挖部分回填的混凝土荷载（不包括允许超挖部分），为1.2mq4含义同，仅加载部位有异；q5混凝土侧压力。q 5= y R + CR 内部插入震捣器影响

37、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。；荷载荷载组合q。设计衬砌混凝土q 1允许超挖部分回填q 2局部过大超挖回q 3同q3 ,加载部位有q 4混凝土侧压力q 5面板5+ q2+ q 3弧形板设计情况1（顶拱浇筑完时）qo+ q 1 + q 2设计情况II （侧墙浇筑到顶拱时）qs校核情况I （中间1/4跨有局部超挖时）q°+ q 1 + q 2 + q 4校核情况II （半跨有局部超挖时）qo+ q 1+ q 2+ q 3（1） 模板 面板 计算面板 是以 肋板 为支座的连续梁，可简化为五跨连续梁进行计算。按照荷载组合1,取1m宽

38、的板条计算：I1I1T卡-LLI-144d4LL1面板计算简图对拱顶面板：q= 1.2X 1.0X( 25X 1.0+78.5X 0.01) +2.0X 1.4= 33.6KN/m 对侧墙面板：q= 1.2X 1.0X 60.6+6.0X 1.4= 81.12KN/m取侧墙模板进行验算，取荷载调整系数0.85,有：q = 81.12X 0.85= 68.95KN/m故：Mmax= 0.105ql2= 0.105X 68.95X 0.282 = 0.57KN.m模板钢材Q235, 10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 =1.6 X 10-5m3;I =8.3 X 10-

39、8m4所以有：强度验算： Mx = 90.4N/mm2v f =215N/mm2安全Wnx刚度验算：v = 0.644qf/100EI=0.644X66.0X 0.2864/ (100X2.06X 105x 1.8X 10-8)=0.77mm<! /250=1.1mm满足要求根据计算结果，钢模板面板适合采用10mm厚的钢板。(2)模板肋板计算横肋布置按500mm考虑，计算简图如下：_1_LJ_jf&1X A 彳肋板计算简图故：Mmax = 0.125ql2 = 0.125X 68.95X 0.52= 2.1KN.m模板钢材Q235, 90X 56X 6钢板的截面力学参数截面惯性矩

40、I和截面抵抗 矩W分别为：W =11.74X 10-6m3;I =7.103 X 10-7m4所以有：强度验算：卫丄=155.5N/mm2< f =215N/mm2 安全xWnx刚度验算：V = 5ql4/384EI=0.3mm<l /250=1.1mm满足要求(3) 弧板计算顶模弧板采用A3 5 12钢板，宽度600mm,边模弧板宽度300mm,加强筋 采用钢板及90*56*6的角钢，中心间距230mm。荷载为模板荷载和自重。1) 对于边模弧板，考虑中间支座作用，采用 ANSYS分析内力如下：1-10.00214-812-14 a 3?ia.94B边模的弯矩图和剪力图最不利的弯矩

41、和剪力为:Mx = 2238N.mV=18948N边模弧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 = 1.8X 10-4m3;I =2.7 x 10-5m4所以有:CT =MxxWnx=10.8N/mm2< f =215N/mm安全Itw安全37EP=L £XJB -LT1BB=LDKX 002724边模的位移图采用组合1计算结果:满足要求刚度验算：v = 2.7mm<l /250=20mm 2）对于顶模弧板，采用 ANSYS分析内力如下:-7.803-3.344顶模的弯矩图和剪力图7.80310.033最不利的弯矩和剪力为:M x = 2959N.mV=1O

42、O33N顶模弧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 =7.2 x 10-4m3;I =2.16 x 10-4m4所以有:Mx=22.1N/mm2v f =215N/mm2安全器=30.5 N/mm2<fv=125 N/mm2安全DISPLACEMENTSTKP=1SUB siTIHE-1DMX =.686E-03顶模的位移图采用组合1计算结果:刚度验算：v = 1.0mm<i /250=29mm满足要求(4) 模板支架的计算模板支架按照钢框架结构计算，荷载见“二 荷载计算”，钢材Q235,门架 横梁截面尺寸250X 700mm,结构为焊接工字型，上下面板5 14,立

43、板为5 12。 门架横梁钢的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W = 3.22 x 106mm3;I =1.127X 109mm4;立柱截面尺寸250X(450750) mm,结构为焊接工字型，上下面板 5 14,立 板为5 12。|J. 4-hj di j h h图2支架计算简图采用SAP2000计算，组合2计算结果如下：支架弯矩图EKuTCKB5/5JT_胡ji7h JB-154.77E0-IIJIB. 16和 LZZ支架剪力图2:H:'J- J37Nd-£ ”-.J l-d支架轴力图位置弯矩（KN.m）剪力（KN）立柱顶124.8193.5立柱中127.21

44、17.0顶梁端部124.8208.5顶梁中1.52.61) 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：M x = 127200N.m V =193500N N = 210940N所以有：= VS=193500X 2.7144X 106/ (4.079X 108X 12) Itw=107.3 N/mm2< fv=125 N/mm2安全二=N=210940/12064+127200X 103/ (1.15X 1.813X 106)AnxWnx=17.5+61 = 78.5 N/mm2< fv=215 N/mm2安全采用组合1计算结果：刚度验算：v = 3.2mm<

45、;l/250=14mm满足要求2) 框架梁计算对各点进行受力验算，顶梁最不利的弯矩和剪力、轴力为：M x = 124800N.m V =208500N N = 193620N所以有：= 193620/15064+124800X 103/ (1.15X3.22X 106) AnxWnx=12.8+33.7= 46.5N/mm2< f =215N/mm2安全=VS =208500X 5.2724X 106/ (1.127X 109X 12) Itw=81.3N/mm2< fv=125 N/mm2安全采用组合1计算结果:刚度验算：v = 5.1mm<i/250=18.8mm满足要求

46、对横撑进行受力计算，结果满足要求。(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。大梁截面450X 500mm, 上下面板5 14,立板为5 12,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：W = 3.4 x 106mm3;I = 8.49X 108mm4;00Im5二3HP图3大梁计算简图采用SAP2000计算，组合2计算结果如下：底部大梁弯矩图JI LIm|底部大梁剪力图最不利的弯矩和剪力、轴力为：Mx = 1300280N.m V =435010N所以有：=1300280X 103/ (1.15X 3.4X 106)=332N/mm2>

47、f =215N/mm2，vs=435010X 4.566X106/ (8.49X 108 X 12)Itw=194.4 N/mm2> fv=125 N/mm2不安全采用组合1计算结果：刚度验算：v = 56.6mm>i /250=40mm不满足要求整体稳定性验算：二二= 1300280/( 1.6X 3400) > f =215N/mm2bWx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。台车4中天山W级围岩单线隧道台车一概况模板台车就位完毕，整个台车两端各设一个底托传力到初支底面上。台车 适用于中天山隧道W级

48、围岩单线段，钻爆法施工，轮廓半径为R=30106750mm, 枕木高度H=200mm,钢轨型号为43Kg/m(H=140mm),过车净空为B X H=3400X 4000mm。台车中心高7775mm,模板高7400mm。台车长度10m,二衬混凝 土灌注厚度按0.6米计算，一次浇注成型。混凝土标号 c30, w8, S150。模板 支架如图1。计算参照建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)、混凝土结构 工程施工质量验收规范(GB50204-2002)、水工混凝土施工规范(DL/T5144-2001)、钢结构设计规范(GB50017-2003)。2400二荷载计算(1)荷载计算1)上部垂直

49、荷载永久荷载标准值：上部钢筋混凝土自重标准值：2.0X 0.6X 7.3X 25= 219KN模板自重标准值：2.0X7.3X 0.01 X 78.5= 11.4KN弧板自重标准值：7.3X(0.6X 0.012+0.4X 0.012)X 78.5= 6.9KN台梁立柱自重：0.0068X (1.9+0.9)X 2 X 78.5= 3.0KN上部纵梁自重：(0.22X 2+0.5)X 0.012X 2X 2X 78.5= 3.54KN可变荷载标准值：施工人员及设备荷载标准值：2.5KN/m2振捣混凝土时产生的荷载标准值：2.0KN/m22)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

50、力标准值：F =0.22 缶2卩2=0.22X 25 X 8 X1.2X 1.15X 10.5= 60.6KN/m2F = cH = 25 X 2.7= 67.5KN/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：60.6X （5.5-2.42）+2.42/2 = 260.0KN其中：F新浇混凝土对模板的最大侧压力；c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；1 外加剂影响修正系数；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：2.0 KN/m2振捣混凝土时产生的荷载标准值：4.0KN/m2（2）荷载组合1）组合1恒载JX 1.2 +活载JX 1.42）组合2恒载JX 1.0 +活载JX 1.0三、钢模板设计钢模板的作用是保持隧洞衬砌混