始发托架计算书-附件

1、始发托架计算书 一、设计、计算总说明 算采用中国建筑科学研究院开发的 PKPM200 则彼构 STS 模块为计算工具。 二、计算原则 1、以偏向于安全性的原则。所有计算必须满足实际结构受力的情况，必须满足强度、刚度和稳定性的要求。 2、在满足第 1 项的前提下以更符合经济性指标为修改结构形式、截面参数等的依据。 3、参照其他施工单位成熟的设计经验为指导，借鉴其成熟的结构设计形式，以修改和复核计算为方向进行反力架结构设计。 4、但凡构件连接处除采用螺栓连接外，需要视情况进行必要的角焊缝加固，特殊情况下，可增设支托抗剪、焊钢板抗弯，以保证连接处强度不低于母体强度。 三、结构计算 3.1 始发托架的

2、结构布置形式 始发托架有若干棉桁架组成，通过轨道梁把桁架连系在一起。形成整体受力结构。盾体之间作用在轨道梁上，由轨道梁传递荷载到桁架上，再由桁架传递到始发井底地基。轨道梁和桁架采用螺栓、焊接形式连接，钢板型号为Q235如下图所示： 第i页共ii页 始发托架平面示意 始发托架立面示意 3.2 力学模型 如上图所示，始发托架为桁架体系结构。盾体引起的荷载直接作用在轨道 梁上，通过桁架传递到井底基础。故轨道梁是计算分析的重点，而桁架只是起到把荷载均匀传递到基础。轨道梁实际是一等跨连续梁（如下图所示）。q（x）为盾体的重量，沿长度方向，盾体自重不一样，故q（x）为x的应变量。 q（x） I川niinn

3、niuiiiiiiiunii 始发托架立面示意 3.3 轨道梁受力分析: p如右图所示，由于轨道梁布置形式的特殊性， 目为了便于计算，把荷载P分解成y轴方向和z轴 RJ方向两个力矢量py,PZ。P即为上述q线荷载在 /剖切面上的点荷载。 R/jPV /AY |书 j（一 ,I始发托架轨道梁受力分解图 其中：Py=sin-P;PZ=cos,P;1-;-/0 荷载组合效应分析 考虑到盾构机始发、过站时，托架都要作为承重结构使用，故应分别计算始发、过站时盾体对托架的荷载效应。 始发姿态，盾体全部作用在始发托架上。如下图所示 刀盘前盾中盾尾盾 过站1姿态，前盾、刀盘作用在托架上，其余盾体在隧道内 前盾

4、 刀盘 过站2姿态，中盾、前盾和刀盘作用在托架上，尾盾在隧道内 中盾 前盾 刀盘 荷载取值 根据盾构机自重和机身部位长度，可以得到详细的各部位的对托架的荷载作用值Q(x)。 Q(x)=H*9.8kN/t*/L,可得下表详细资料。 部位 长度L(m) 重量H(t) Qx)(kN.m) 刀盘 0.85 57 657 前盾 1.7 92 530 中盾 2.58 101 384 尾盾 3.3 26 77 则根据坐标变换有: qy Q1*. =*sin2 ： 657一女o =*sin65 2 =298kN.m； qz QI* =*cos 2 657*人 =*cos65 2 o=140kN.m； q2y

5、Q2 =*sin2 530 一*sin65 2 o=240kN.m； q2z Q2*=*cos 2 530 =*cos65 2 o=111kN.m； q3y Q3*c *sin 中 384一女o 一*sin65 2 =174kN.m； q3z Q3* =*cos 384 *cos65 2 o=81kN.m； q4y Q4*. 二一*sin2 77一丽o =*sin65 2 =35kN.m； q4z Q4* =-*cos2 77o =-*cos65 2 =16kN.m； 力学计算 根据以上分析和计算，我可以在PKPW建立轨道横梁在3种姿态下的受力 第5页共11页 模型。并以此得出内力图。 745

6、- 28.5-1.5723.5- 01.3429.2 330 -12.1 12 13.4 73 01 -16.6-227.9-3.6 产922P9 k381了喳，9.8魂1, 651 469- 7 0 110.3- -173.3 00. -67.7-48.1 始发姿态Ytt万向弯矩包络图 4 35 34 10.8-15 1.5 -2.1 -0.9oo32.0-0举0.8 2215一4 000 04 (kNm) 896- 4780 6.4 2or-. 小？6 6 6 8 2 5955 T-0 -4“0.6-0 3 y33d1 过站1姿态墙由万向弯矩包络图 0.5 0-0.30.30 0一0j0.

7、0 伯施2J20668-( 3 1 (kNm) (kN) 0.4 -30.1 府一 Q9 5 9 47.3 8 2 2.516.0 7 1 2.53.3 7 1 2.52.5 8 1 2.42.7 2.6 9 98 8 -41.5-47.3 41.55 0.02.5-2.5 -16.0 -2.5 -3.3-2.5 -14._7JJ_7_LLI_ 777/ 25-2.4 -2.7-2.6 VZ7 (kN) 2.3 -2.3 73 52 109-q.5 0 3 - 38.7/ 5!-106.107770.1 7 4 - 1.635.5 第 15 50 5-79.3-0.750.4 (kN-m) 7

8、.6 -7.62 8 2. 1 3R- 3 9 2 2 3 O3 8 5 5 84.1 -2.9-55.8-3 1JL，I19/4飞41FT -2.9 7 始发姿态落由方向剪力包络图 (kN) 13.3 0.3 5.6 -5.6 7.1 A54-0.15 9 4-22 0 0.3 9 0 -1. 0.3 777/ 14.0 51X0- al/-0.7； 0015.700 L02 a0-0.30 -0.3 -0.2 -0.3 0.3 -0.3 0.2 -22.2 -19.422.2 /了:) 919.4 9 0 -60 3 1 -219.1 150.1 122.4 2.029.6045( 01

9、-31.2- 0.100.30 0.10 -0.2。0012010 -0.5 0.3 过站1姿态za方向弯矩包络图 (kNm) 1.27.5 1.21.6 1.21.2 1.11.41.31.o 10.01.2-1. -7.5 -1.6-1.27 “TT77 过站1姿态容由线剪力包络图 -1.2-1.1 -1.4 7X77 -1.0 (kN) 07:O9Q41 - 276- 2Q 60 60 6O- 6O- 9.53 1.0-4.1 -0.8-1.10 亨察”82 -25.7- 30.4-1. -16.8 0.9n0-0.2 300 0.9-d 过站2姿态再由线万向弯矩包络图 (kNm) -1

10、.2 0.6 过站2姿态容由线万向男力包络图 四、截面承载能力复核 截面参数计算 由于始发托架的轨道梁布置形式比较特殊，不利于计算，可通过转换变成 利于计算的形式（见下图），为考虑偏于安全的原则，我们不计算左侧的工字型138.8 -208.2 5 9 -4.4 4980.2-4.2 208.2 4.4 -4.%16.0-4.295.3 429 47.3 90 22 4.2-16.04.2-5.3 4.2 57.1 0 -102.0 L469.9 -49.2 3 3 2 2 -23. 过站2姿态Ytt方向剪力包络图 (kN) 5 50 04 40 0 9 99 90 0 6 60 0- -4 4

11、 1 12 2, ,9 94 4 6 60 02 2- -. . . . 5 50 0 9 95 51 1L L 5 55 5 2 23 34 4; ; 3 33 32 2P 4 43 37 7- -. . . - - O O 4 4O O 2o74 40 07 7- - 0.9-1440在如3046后：4刎00-。200.20013? 0012310000-0.400 -12.10-015.6 过站2姿态港由线万向弯矩包络图 )O(kNm) 6 67 70 01 1 8 8 3 3 2 8 8 7 78 8 - -7 7 1 2 2 - -2 2 H 6 6 3 8 8 4 4/ /J J

12、6 6/ / 2 2 oo2323 2 2 2 6 66 60 01 1- - 72 9 92 2 J 91- 5 5 7 7 5 5 7 7 z1 72/12/17 7 一1 16 61 1 截面，而是把这个通长布置的梁作为抗扭转、抗剪切安全储备。 转化后截面形状参数见下图; 截面参数计算： _一.一一.一2 A=50*43=2150mm； A2=30*250=7500mm2; A3=434*40=17360mm2; 凡-300*30-9000mm2; 、A*Y Yc-T z_2150*515.57500*47917360*2479000*15 21507500173609000 =252m

13、m; Iz=-*50*43 12 32150*263.52 112 250*3037500*2272 ,1Q +*40*4343 112 17360*2122 1 *300*30 12 39000*2372 =2095552804mm4 1*30*30012 3131 一*434*40*30*250 1212 WT Iz 2095552804mm4 ho-yc(537-252)mm =7352816.8mm3; WzB Iz2095552804mm4 Yc 252mm -8315685.7mm; WY IY109325083.4 B/2 150 =728833.9mm3; 查内力包络图，求最大

14、内力值 各状态下内力极值 始发态： M+ymax=364.5kN.m;M+zmax=169.6kN.m; Mymax=135.9kN.m;M-zmax=63.4kN.m; Vymax=387.4kN;Vzmax=181.1kN; 过站1姿态： M+ymax=48.6kN.m;M+zmax=20.6kN.m; M-ymax=33.8kN.m；M-zmax=15.7kN.m; Vymax=363.9kN;Vzmax=169.2kN; 过站2姿态： M+ymax=356.1kN.m;M+zmax=165.6kN.m; M-ymax=105.5kN.m；M-zmax=49.2kN.m; Vymax=3

15、58.5kN;Vzmax=166.6kN; 各状态下内力最大截面应力极值始发姿态下内力极值 过站1姿态下内力极 +AA MymaxMzmax48.6*10620.6*106 Ba=22.7MPa *WB*W1.5*8315685.71.5*728833.9 十 ymax Mymax.Mzmax *WB*Wy 364.5*106169.6*106 1.5*8315685.71.5*728833.9 -184.3MPa ymax MymaxMzmax *WT*Wy 135.9*10663.4*106 1.5*7352816.81.5*728833.9 =70.3MPa max Vymax As Vzmax=387.4*103181.1*103 A-1736036010 =27.4MPa + ymax My-axMzmax33.8*10615.7*106 T *泣*叫 1.5*7352816.81.5*520500.6 过站2姿态下内力极值 MymaxMzmax356.1*106165.6*106 Jzmax ymax-*WB*Wy-1.5*8315685.71.5*728833.9 _二M/axMzax=105.5*10649.2*106 ymax-*WT*Wy-1.5*7352816.81.5*728833.9 VymaxVzmax=358.9*103166.6