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

2、标准长度为 9m 时，设置 12个工作窗口。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/T3064-1999)。1 、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 X24=200.64KN钢筋自重标准值： 9.8KN模板自重标准值： 1.9X11.0X0.01 X78.5=16.

3、4KN弧板自重标准值： (11.0X0.3X0.01 X2+11.0X0.3X0.01 )X 78.5=7.77KN台梁立柱自重： 0.0068X(1.15+1.45 )X2X78.5=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 p 1 p 2v 1/2=0.22 x 25X 8X1.2 x 1.15 x 10.5=60.6KN/m2F=rc

4、 x H=25X 3.9=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 x1.9x 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;p 1 外加剂影响修正系数；p 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/m2（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

5、1.0+活载x 1.02、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=q0+q1+q2+q3 式中 q 面板计算荷载q。一面板自重，按照初选面板厚度计算；qi设计衬砌混凝土荷载，qi二r x h;r 一钢筋混凝土容重；h设计衬

6、砌厚度；q2允许超挖部分的混凝土荷载；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；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（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：q=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=1.2X1.0X 60.6+6.0 X1.4=81.12KN/m取侧墙

7、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=0.105X68.95X 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：-5 3W=1.6X10-5m3I=8.3 X10-8m4所以有:强度验算：（T =MX/ 丫 xWX=90.4N/mm V? =215 N/mm2安全刚度验算：V =0.644ql 4/100EI=0.644X 66.0X 0.2864/（100 X 2.06X 105X 1.8X10-8）=0.77mmVL/250=1 . 1 mm满足要求根据计算结

8、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230mm考虑，计算简图如下：qpP =0.23 68.95 =15.8KN q=°.°6KN/m故.M max =0.125q|2 =0.125 0.06 0.2320.25PL =0.91KNLm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：-63W=6.4 X 10 m3-74I=1/9 X 0.006X 0.075 =2.81 X 10 m所以有：强度验算：；=135.1 N/mm : f =215N/mmxWnx安全刚度验算：4v = 5ql /384EI = 0.2mm

9、： l / 250 = 1.1mm满足要求(3) 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ANSYS分析内力如下：最不利的弯矩和剪力为：M x = 209000 N_mv =115000 N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:W =1.303 10”m3I =1.954 10，m4所以有：M x22 =160.4N/mm:：f =215N/mm安全xWnxVS2276.9 N / mm : fv =125N/mmItw安全采用组合1计算结果：刚度验算：v = 47.4mm ：丨/ 250二48.

10、4mm 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400汇250mm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：W =3.132 10"m3 ；1=9.396 10*m4 ；立柱截面尺寸500250mm结构为焊接工字型，上下面板 列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：W =2.145 10m3 ；1=5.361 10*m4 ；采用SAP2000计算，组合2计算结果如下：位置弯矩（KN |m ）剪力(KN )立柱顶2

11、25.47167.30立柱中22.2831.52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:Mx =252470NLmV =167295NN =378290N所以有:Mx2102.3N / mm : f =215N/mm xWnx安全i; VS =75.8N/mm2 ： fv =125N/mmIt安全二=N =27.8N / mm2 ： fv =215N / mmAn安全采用组合1计算结果:满足要求刚度验算：v = 1.6mm :： 1/250 = 1

12、2mm框架梁计算N =167300N安全安全满足要求。对各点进行受力计算，顶梁最不利的弯矩和剪力、轴力为：Mx n252470NLmV 260860N所以有：二二卫丄=70.1N /mm2 ： f =215N / mm2xWnx=VS = 108.0 N / mm2 ： fv = 125N / mm2Itw采用组合1计算结果：刚度验算：v = 16.1mm ：丨 / 250 = 32mm（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即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：W =5.077 10-m3I =1.523

13、 10-m31 1 1q|'r1'A大梁计算简图采用SAP2000计算，组合2计算结果如下:底部大梁弯矩图过Lb最不利的弯矩和剪力、轴力为:Mx = 3278310NLmV =719680N所以有:M x22=610N / mm f = 215N / mmxWnxVS85N / mm : fv=125N/mmItw安全采用组合1计算结果：I刚度验算：V = 59.7mm ：丨/250 = 48mm不满足要求整体稳定性验算：M3278310/(1.6 5077) f =215N/mm2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 =97860NmV =1420

14、50N所以有:=28N/mm2 :：:xWnx=215N /mm2安全=VS = 9.2 N / mm2 ： fv = 125N / mm2安全Itw采用组合1计算结果:I刚度验算：v =0.5mm ：丨/250 =48mm 满足要求整体稳定性验算：二二见 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3度要求高，混凝土一直处于流体状态，设密度为：=2.4t/m，模板台车长度为“ =12m , "9m。2 2 2模板台车外轮廓线方程：(x-248) y =6.2(隧道半径为4.55m,隧道中心距隧道底面2.48m)h f =2、gl 、622 -(x-2.48)2 -5dx浮力方程为:2h _ 2 48二(h -2.48). 38.44 (x2.48)2 38.44arcsin10h 29.8 ph6.2（h为灌注高度）对上式求导