地铁盾构始发反力架支撑设计

7地铁盾构始发反力架支撑结构设计王松海摘要：在地铁盾构始发过程中，反力架支撑起着举足轻重的作用。其结构的稳定是确保盾构机不发生变形的关键，同时也是隧洞轴线不发生偏移的决定性因素。下面以济南地铁R1号线某一盾构区间为例，通过详细的力学分析，介绍反力架支撑的结构设计方式。Abstract:Shieldmachineinthesubwayduringreactionplaysanimportantroleinsupportingframe.ThestabilityofthestructureIsthecriticaltoensureshielddoesnodeformation,butalsoadecisivefactortoensurethetunnelaxisdoesnoshift.ThefollowingexampleisJinanMetroLineR1.Throughadetailedmechanicalanalysis,describesthestructureofsupportreactionforceframedesign.关键词：盾构施工；始发；反力架；支撑；弯矩；挠度Keywords:ShieldConstruction;Originating;Reactionframe;Support;Moment;Deflection.0引言地铁盾构施工中，始发反力架支撑的设置环境大体可分为两种：一种是始发井内始发，如A站始发反力架安装模式（根据底板结构墙又分为两端斜撑和一端斜撑、一端由扩大结构墙支撑的方式）；另一种则是车站内始发，如B站二次始发，（根据底板结构亦可分为两端斜撑和一端斜撑、一端由扩大结构墙支撑的方式）。以上形式在地铁盾构中是具有代表性的两种始发方式。设计原则反力架支撑属于压杆，最佳受力状态便是尽量使截面在各个方向上的惯性矩相等，即ay=iz），因此在此采用圆环形截面做支撑结构也是理想选择。材料确定之后，接下来便要对支撑的结构进行合理的设计，总的设计原则便是让反力架整体变形达到最小，确保整体稳定性。结构设计A站始发井底板结构图如图1所示。始发井底板平面存在有一个高差，在反力架安装位置形成一个台阶式的受力环境。对支撑的受力起到了一定得帮助。反力架支撑材料考虑采用外径D=508mm、厚10mm的钢管（支撑与地板连接位置已预埋好钢板）。

演马站西始发站台剖面图TO即T14126T3耳抬可2」、反力架的结构形式演马站西始发站台剖面图TO即T14126T3耳抬可2」、反力架的结构形式如图2所示。图2反力架结构图各部件结构介绍(1)立柱为焊接箱型梁，规格为箱800X600X30X40,材质为Q235-B钢材，具体形式及尺寸见图3。

270图3立柱结构图(2)上横梁为焊接H型钢构件，规格为H800X600X30X40,材质为Q235-B钢材，其结构如图4所示。(3)下横梁为焊接H型钢构件，构件规格及材质均同上横梁。图4上下横梁结构图(4)八字撑为焊接H型钢构件，规格为H800X300X30X30,材质为Q235-B,八字撑共有4根，中心线长度为2222mm，截面尺寸如图5所示。30图5八字撑接头结构图反力架支撑结构形式支撑主要有斜撑和直撑两种形式，按照安装位置分为立柱直支撑、立柱斜支撑、下横梁直支撑，上横梁紧贴中隔板。支撑结构形式如图6、7所示。图6支撑结构形式图（1）立柱支撑（以右线盾构反力架为例）：线路中心右侧（西侧）可以直接将反力架的支撑固定在标准段与扩大端相接的内衬墙上，线路中心线左侧（东侧）斜支撑；支撑材料均采用直径508mm，壁厚10mm的钢管。始发井西侧立柱支撑是3根直撑（中心线长度为2200mm），始发井东侧立柱是2根斜撑（中心线长度分别为

6776mm和4152mm，与水平夹角分别为40度和18度）和一根直撑（中心线长度为2200mm）。（2）上横梁紧贴中隔板。（3）下横梁支撑：材料均采用直径508mm，壁厚10mm的钢管（2根中心线长度为2200mm的直撑）。图7图7直支撑和斜支撑结构形式图3反力架的受力检算支撑的截面特性直径508mm，壁厚10mm钢管截面特性：弹性模量E=205X105,最小惯性矩Imin=41860/cm4，截面积=156.37cm2。支撑受力计算18度斜撑受力图4018度斜撑受力图FlA、西侧立柱直支撑稳定性计算最大承压力根据欧拉公式：F=错误!未找到引用源。=(3.14X3.14X205X105X41860)/(2X220)2=4370KN则西侧三根直撑能承受的最大载荷为4370X3=13110KN。B、东侧立柱后支撑稳定性计算最大水平载荷6776mm斜撑(水平夹角40度)水平载荷计算：F=错误!未找到引用源。=(3.14X3.14X205X105X41860)/(2X677.6)2=460.7KN由于水平夹角为40度则其水平承载力F2为460.7X错误!未找到引用源。cos400=353KN4152mm斜撑(水平夹角18度)平载荷计算：F二错误!未找到引用源。=(3.14X3.14X205X105X41860)/(2X415.2)2=1227KN由于水平夹角为18度则其水平承载力F2为1227X错误!未找到引用源。os18)=1167KN2200mm直支撑载荷计算：F=错误!未找到引用源。=(3.14X3.14X205X105X41860)/(2X220)2=4370KNC、下横梁后支撑稳定性计算下横梁后支撑是由2根直径508mm，壁厚10mm的钢管支撑其单根承载力计算如下：F=错误!未找到引用源。=(3.14X3.14X205X105X41860)/(2X220)2=4370KN2根总载荷为2X4370=8740KND、上横梁后支撑稳定性计算上横梁紧贴中隔板。因此，所有支撑的最大承载力为13110+353+1167+4370+8740=27740KN始发最大推力我们设置为10000KN,/r