隧道钢模板衬砌台车技术设计方案

隧道钢模板衬砌台车技术设计方案（一）概述隧道钢模板衬砌台车是以组合式钢结构门架支撑大型钢结构模板系统，电动机驱动行走机构带动台车行走。利用液压油缸和螺旋千斤顶调整模板到位及脱模的隧道砼成型设备。它具有成本低，结构可靠、操作方便、衬砌速度快、隧道成型面好等特点，广泛使用在公路、铁路、水电、城市地铁等隧道施工中。本衬砌台车按武汉地铁二号线体~洪区间衬砌断面图来设计的。（二）台车各部件组成本台车是由模板总成、顶模架体总成、平移机构、门架总成、主行走机构、丝杠千斤顶、液压系统、电气系统等组成。（1）模板总成：模板由千斤顶和边模构成台车横断面。顶模和边模各分为两块，顶模之间及边模之间用螺栓连接，边模和顶模间采用铰接机构，用于立模和收模。模板总长为6m，分为四块，每块1.5m。由面板、法兰、加强角铁、加强弧形筋板等组成。模板上开有成品字型排列的工作窗，其作用为：=1\*GB3①浇筑混凝土；=2\*GB3②捣固混凝土；=3\*GB3③涂脱模剂；=4\*GB3④清理模板表面。另外在模板顶部安装有与输送泵接口的注浆装置。模板面板的厚度为10mm，两端法兰的厚度为10mm，宽为300mm，在圆弧方向沿纵向布置有∠75Χ75Х6加强角铁和A3δ8的加强立板。顶模下有以工25#、工18#及槽25#槽18#为主的顶部架体做支撑；边模纵长方向的边模通梁由槽钢对焊而成，配以丝杆与门架相连来保持边模的整体刚度；另外，在边模的下边设有对地丝杆，可以有效的防止边模的下边设有对地丝杆，可以有效的防止边模底部跑模现象。（2）顶部架体总成：顶模架体主要承受浇筑时上部的混凝土及模板的自重。它上乘模板，下部通过支撑千斤顶传力于门架，顶模架体由三根纵梁和多根横梁及立柱组成。纵梁由钢板焊接而成工字型截面采用16mm板、10mm板和[22槽钢，横梁焊接为箱型，立柱焊接为箱型，立柱采用16mm板和10mm板制造。（3）平移机构：台车的液压平移结构前后各一套，它支撑着门架的上横梁，平移小车与顶模架体纵梁相联。平移机构水平方向前后各有一个油缸，用来调整模板的衬砌中心与隧道中心一致。（4）门架总成：门架是整个台车的主要承重构件，它由横梁、立柱及纵梁通过螺栓连接而成，各横梁立柱及纵梁之间通过连接梁及斜拉杆和剪刀架等连接。门架的主要结构件由钢板焊接，横梁和立柱成工字钢的截面，纵梁采用箱型截面焊接而成。立柱和立柱之间加以[18连接，横梁之间采用∠75Χ75Χ6的角钢连接。（5）主行走机构：台车行走机构由2个主动行走机构及2个从动行走机构组成。行走机构上与门架纵梁相连，电动机的型号为175型，电动机的功率2Х7.5kw，台车的转速为970r/min.（6）丝杠、千斤顶：共分为几种，侧模丝杆、对地丝杆、台架支撑千斤顶、门架支撑千斤顶。Ⅰ.侧模丝杠：安装在边模通梁和门架之间，用来支撑、调节模板位置，承受灌注混凝土时产生的压力。螺杆直径为Ф65mm。Ⅱ.对地丝杠：作用是把浇筑混凝土时产生的压力传递到路面上，改善台车的整体受力条件，另外台架脱离时可起到支撑模板的作用。丝杠直径为Ф65mm。Ⅲ.台车支撑千斤顶：它主要是为改善浇筑混凝土时台架纵梁时的受力条件，保证台车的稳定性和可靠性。螺杆的直径为Ф70mm。Ⅳ.门架支撑千斤顶：它连接在门架纵梁下面，台车工作时，它定在轨道上，承受台车的重量和混凝土对台车的压力，改善门架纵梁及行走机构的受力条件，保证台车的工作时的稳定性。螺杆的直径为Ф75mm。（7）液压系统：台车的液压系统采用三位四通手动换向阀进行换向，来实现油缸的伸缩，左右侧模油缸各采用两联换向阀控制两侧的水平油缸的动作，四个竖向采用一个换向阀控制其动作。两个小车平移油缸采用两个换向阀控制其动作。利用机械锁对四个竖向油缸进行锁闭，可杜绝台车在衬砌时模板因竖向油缸外泄漏而下降。侧模油缸采用单向节流阀调节油缸的运动速度。当换向阀处于中位时，系统卸荷，防止系统发热，直回式回油滤清器和多联的集成阀块简化了系统管路，同时避免了系统泄露。（8）电气系统：电气系统主要对行走电机的起、停及正反方向的运行进行控制，并为液压系统提供动力，行走机构设有正反方向控制和过载保护。（三）台车的工作原理显1欣.层台车行走采用共电机减速凉器驱动系统，亚操作简单，动惯作灵活可靠。钳2签.兔收立模采用液驱压缸动作方式封，可大大减少烘施工强度，使塔模板的各种动要作的实现简单六快示捷译;纠3公.跃工作窗与模板石间采用螺栓调僚节，易开合，宏缝隙小；株4呼.而注浆孔结构设以计采用堵头的泡方式，使浇筑污的混凝土不留闪任何缺陷，而吗且操作简单方它便。朽5菊.夜所有电气化元饱件符合国家标候准，安全可靠补。润6寸.禁所有液压元件栏。液压管路符链合国家标准，饭不会出现泄漏染、堵塞现象。妙立模、收模操当作方便，迅速虾可靠。旦7斤.单堵头板采用角满钢连接在模板恋法兰上的型式距，可供施工方心方便的安装挡黄头板。磁8下.腰设计图附后。泛模板台车按系W=岂0王断面进行设计养。您9洒.处模板台车的浇沟筑硂按益7.驴5搅立方旬米博/椒h筒，以衬砌硂厚思度设为爆0.4榴5街立方米计算浇肾筑完成需闭要饥5.96h台车设计计算奉挽(痰一接)脖工程概况及其姑对钢模版台车才设计要求灯1胖.亩钢模台车的制眼作和安装需执昌行洒GB5020定4-9蒜2观《混凝土结构膨工程施工及验展收规范》中相睡关要求。庄2概.侨钢模台车设计技成边墙顶拱整忍体浇筑的自行睡式台车形势，桨并满足施工设孕备的通行要求循，最下部横梁芳的距离底板砼酬面净高不低于梦4m粘。剖3贤.管钢模台车的支秤撑系统尽量设鬼计成一种高度阀可叠加的模块扩式结构使之能恩适应宽度为助12m要，高度贷为侧8选～干10m爷衬砌洞室要求屠。主4艺.召钢模板社台车的结构设宵计必小须悬要有准确的计但算，确保在重捎复使用过程中嫁结构稳定，刚奸度满足要求。邪对模板变形同木样要有准确的辉计算，最大变慕形值不能超过落2mm刮，且控制在弹铅性变形范围内房。列5翠.月模台车的设计棋长度为若6m感，满足圆弧段洁的混凝土衬砌呀要求。穷6想.吐一般位置衬砌膝厚度伴为兄0.3上5啊～腹1m劳，钢模台车设辛计时，承载混守凝土按远1.0m脸，设计按雨2.0m起校核。根7服.花模台车面板伸面缩系统采用液柴压传力杆，台恢车就为后按丝她杆承载，不采箩用行走轮承载皆。枯8润.醒为避免顶拱浇馅筑产生空洞，逗顶模需设况置险2出～让3馋个封拱器。畏9磨.爸模和顶模两侧戚设计窗口，以哄便进入和泵管践下料。楼10捆.冤模板台车两端主及其它操作达位绵置需设置操作尤平台和行人通快道，平台和通认道均应满足安台全要求。丝11各.岭控制尺寸躬钢模台车外形枕控制尺寸，依孕据设计断面和它其他相关施工室要求和技术要炎求确定。登（搞见正视图）。勒12猾.忠该隧道一般位漂置衬砌厚油度品0.幻4志～冠0.5插m循，钢模台车设未计时，承载混黄凝土厚度按纲1.0m宏设计，按果照衫2.拌0杰校核。掉13非.边下通行的施工捕机械控制尺寸矮痒宝最高高度不低糕于拴4m小。凑敬A)明台车轨铸距刃轧存2.8m宿B)啊浇筑段长度泽童浇筑段长尝度娘鄙6m事14般.纺模台车的设计瓜方案尽钢模台车的设船计方案如图所盼示（正视图）培。该台车截的特点：完全典采用液压能式杀收模；电机驱通动行遗走；横向调节糖位移也采用液亦压油缸。结构爽合理效果良好允。台车正视图控15.受板设计控制数画据啦1诞、模板：控制叛数据（见下表梢）宫项目涂所对中心角妈外沿弧长风（某m哲m低）视模板面积知（名㎡）辟每节钢模宽度漫（驰m负）碗顶拱模板浑73.05°肌和源64.4°徐6358箩38.15馅1.添5饲（每一段浇筑宏采森用索4雁节钢模板）拣边拱模板夹55.3°蝴6312刊37.8兵2建、台车结构顶芬窜台车净空高为较5163楚mm尚，台车的净空掏宽为击4939桑mm雀。律3酒、台车机械设方备控制数据（芬见下表）谊项目界单位交设计控制数据膝升降油缸冰缸内径弦行程烤杆径青零行程晃额定压力自mm烤mm骄mm蔽mm喷MPa闻200巡300凡100牙560突16拔边模油缸长缸内径丑行程版杆径洗零行程瞎额定压力睡mm撇mm雹mm渣mm偿MPa毫90这300抓45陆560律16猜行走机构隐轨距谱轮压萝驱动力星mm美tf坊tf元2800绳20至50状16丢．钢模设计正抗丙钢模板的作用留是保持隧洞衬惜砌混凝土的浇欢筑的体型及承江担混凝土浇筑艇载荷。钢模板详主要由面板、掉弧形板、支撑座角钢、立筋板厕活动铰构成。游设计假定：面损板弧形板按照筛双铰耳设计，挣最大正负弯矩补区采用加强措加施；面板按四夫边支撑或三边咐支撑计高算巡一边自由板计硬算刻。充载荷及组合：衬顶拱钢模面板浊的计算载荷包罪括设计衬砌衬勒砌混凝土浇筑贞荷载、允许超段挖及局部走超挖部分的混近凝土浇筑载荷翅和面板的自重协等。圆响式置中摊q弃—专—椒面板计算载荷不载荷雹载荷组合贷=262桌设计衬砌混凝泛土您浑睛=5000料允许超挖部分汉回秤填云离=500咬局部过大超挖敬部分回饺填妨个=2157乘同卖，加载部位有垂异终键=2157刺混凝土侧压节力挪最宋=4800功面板暑=7657储弧中形秤板蠢设计情识况魔Ⅰ怕（土貌顶拱浇筑完成饰时）垫=5762舰设计情酱况疗Ⅱ耻（侧墙浇筑到教顶拱时）奶=4800掏校核情揉况其Ⅰ师（中盖间淡1/稼4贫跨有局部超挖豪时）估=7979撑校核情递况禾Ⅱ占（半跨有局部驰超挖时）炸=10562桨蝇—价—候面板的自重阀，按照初选面劳板厚度计算狐胸—梢—逐设计衬砌混凝乌土载荷，嫂幻—洁—港混凝土的容重蓬，可采用枣受怎h财—糟—蜡设计衬砌的厚杠度，已知为忧1m狸课—燕—坝允许超挖部分匀的混凝土载荷桥，窗其值筛为更500行（按允旧许秤0.刷2贿～壁0.3m洽计）停—酒—样局陶部过大超挖部卸分回填的混凝办土载荷（不包挥括允许超挖部誉分）为仿1.5m踪—航—镰含义同，仅加冲载部位有异盖—虎—科混凝土侧压力澡R脆----区内部插入振捣蜜器影响半径，爱采用床0.75m迈；拐C逢-丸-播-鞭混凝土入仓对今模板的冲击力伟，目前采厚用借0.2馋C宋）台车泰面板设计缸3.押1床面板支撑情况宫：四边支撑板另：奏a晨=影20府cm楚，鼓b=拘150仅c肯m矿3.漫2截面板厚度见下粥表隔支撑情况巡a/b壶按强度验算求种按挠度验算求钉系数葵（饥kgf·陆m号）辞(池cm)辫系数盲（英c堪m推）伞四边支撑轨0.析133蝶0.0047让0.0003公68.784旦0.50闲0.0008廉2俱0.69范根据计算结果虑，采焰用蜡10m染m唤钢板做面板效脖果更好。算弧板及内部支布撑设计：弧板扁采用塔钢板，宽度为孤200mm堡，加强筋梳为亏75冤Χ袍7予5陵Χ袄6累的角钢，中心悬距为顿260mm爱。基4愉.膨1梢内力计算：参主照双铰等截面市直墙圆拱钢架追梁内力计算公脸式，计算结果嗓见下表（该表蜡内力均以洪1m神计）县载荷作用渔支座反力到各种计算形情况下是钢拱蜻梁各截面的组进合内力迁θ俭（度）毫0右20现76.8协106蒸=5762k叮gf骗/幕m何V险=29.34颜5弊设计情们况枣Ⅰ僚M嫁-22.62锋3狡-16.52窑7糠24.814隶14.976共H=2.02跑1授N扶26.989高23.693寒2.606绑4.281痰Q蓬0糖-8.624活-2.622卸11.76切kgf总/m何V=0虹设计情升况由Ⅱ忧M跪23.126邮16.953逆-28.31号4嫩-28.10浆5拘H=0.28炼8奥N郑2.022尸5.333药28.105割27.549狮Q廊0端8.74播8.627留9.996扭/嗽m阁V=6.74久5捐校核情写况潜Ⅰ彩M塌20.239耕16谁-20.43像1雷-15.63悉9坊H=0.28饮8召N多1.769符4.607晓27.64勿23.548邻Q让-1.583奖7.484粒3.078屡-15.63秒9凝kgf检/姜m处V=2.08最7丝合并情茧况驴Ⅱ钉M疗21.829肾15.588篮-20.42应3影13.109禾H=0.10璃66熟N珍1.591岂4.726绢23.219吊21.655次Q倚0剂8.32绒2.479抢-9.575更4.音2脖弧板内部支撑拒截面选择（参始照相关公式）宋。（见下表）/8挨怨—用—岁作用在支撑角钥钢上的线载荷酒，秧=q品a怜（腹t颤/吹m喉）溪南L能—尾—依支撑角钢的计特算跨度烂1.5m闭；雕志a检—魂—铃支撑角钢间距啊，为斥280mm尸东—彻—赵分别为矛对浸X敲轴鲁的截面抵抗矩渠及截面性矩洪，计算截面包福括支撑角钢每代侧宽咳15捐的面板面积质。优涨闸由于梁单元的闭最大变形量，上即模板的最大醋位移：正通过上述分析乌计摘算可知，整个文模板的强度是排足够的。累下面的内力也杯满足要求。顷选择的截面档计算截面你内力畏（棵kgf.cm复.kg矛f消）月截面应力裂（揭kgf.跨车）条与味比较惧基本截面绳设计情熊况井Ⅰ粒θ煎=至M=7102瓶2产N=2352傅1041翅(旦外师)旧163奋2票（内）锣设计情束况框Ⅱ雾M=7200摩10死N=2836殃.8犁1392铸(载外棚)扯165罪8嫁（内）烘最大正负弯矩异截面废校核情炕况遇Ⅰ通θ伏=朗M=1019席836蚁N=892默1321盼(挡外常)宵149那9宗（内）震校核情睁况珠Ⅰ派M=1117灾194昏N=73静8休1448筹(闷外浅)支165仔5农（内）遵校核情低况着Ⅱ织θ撑=尿M=-104治9掌011炊N=1692江8伴1169单(捉外播)仿166蹲9限（内）光校核情佩况秆Ⅱ欢M=-102吗7567颗N=1692僚8沾116粘9宰（外）迎167边3灌（内）铅4.丈3课弧板及内部支蔑撑（卵θ高=每）截面处变形偷计算（参照相长关公式）。见朋下兼表。度受力情况拴比较膝设计情荒况捏Ⅰ产2.1叙1/715历1/400戴<1/400彻设计情吵况券Ⅱ度-1.5屋1/1000妻<1/400共校核情逃况篇Ⅱ凝2.5怀1/600洋<1/400蛾(鞋未考虑侧向混集凝土抗裂力得)抓活动铰耳设计旺：都顶部模板活动亏铰耳仔截面灶。包从内力计算表帽中可知活动铰脑耳一般在正弯灯矩区，仅设计净区债Ⅱ冠处于负弯矩区冰，而绝对值较中正弯矩区小，异所以活动铰耳愉设计采用该界气面之最大力进捎行。活动铰耳亲承担该截面的梯剪力及由弯矩街所产生的剪力匪，弧板和弧板补之间用螺栓连谅接，螺栓主要哨承受剪力根据消相关公式计算帅所猾得守M=1051极62kgf.羊cm.偏理N=7680晚kgf持Q=7凶405kgf柜项目判计算需要的直今径摘选用截面直径州（怜m胀m菠）舅螺栓于d盾12.4樱16即模板销子拜d吨25而40土（三）台车的荣结构设计凝1夫、绒台车主架体设月计：台车主架惑体结构按照等汉截面双铰多层匠钢架进行内力炮计算。根据运炉输条件、吊装魂力量和方便加搜工制造等因素毅，将主架体分乐为：底梁、立享柱、门架横梁耻、门架堡斜支撑、门架萌纵梁、横梁直弦支撑、横梁直侍支撑斜拉杆、惑立柱斜拉杆等颤。按近似的框脑架结构简支梁狡进行计算。蜂‹奥参照台车（正猪视图）范›肢车架选用截面器f培（愁cm煎）极焊制工字辅钢哲30迫#然横乡梁这Ⅰ姥990猜530爹0.7强焊制工字始钢逝50徒#完立渔柱柿Ⅰ尸1112诸焊制工字贼钢叶50渡#贺横箭梁谦Ⅱ童1458晚2声、筋台车托架设段计赠旷婚台车托架分为问顶拱架和边拱沫托架。边拱托掠架结构简单、稿受力杆件按照抗简支梁记性计裤算：顶拱托架宇主要有顶纵梁械、台梁、小立钓柱、小立柱拉叔杆等组成结构嫩紧凑、受力效用果好，按照框晌架结构简支梁牧进行计算。冈（四）机械传宇动结构设计似1程、垂直淡升降机钉械巡签带垂直升降机械或起固定支撑作咬用的采用螺杆言式千斤顶，螺州杆和丝母均采爱用梯形螺纹。浩起重螺杆的设缸计主要是对螺坦杆的直径确定揪，其次是对螺缩杆的自苍锁性及稳定性雷进行验算。根锻据工地使用特筒点，要求其中盾螺杆具有较大黑的刚度。蓄螺杆直径按压迫缩扭转和弯曲妻的复合应力来霸确定：渔娃税犹跌牢班交浓封异剖草F=滤稼装赵f=tg所萄螺杆螺母间的逝摩擦角折大于螺纹的升厌角乖，可以保证自牲锁。根据台车耻自重及其他外答力合计确定本构台车警所选用的丝杆忧直径为旗75mm俘，丝母的直径画为凯11乔0选，螺纹型号慰为损Tr10贺Χ宿。饮园2搁、水平支撑机柏械舍废拐水平支撑机械腹采用双头螺杆铸，它主要完成悲侧向模板的就男位和固定支撑劈，也可以作为企钢模板的横向初细微调节使用昆。水平支撑螺围杆在立模衬砌孔时压力较大。川水平支撑机构赔螺杆的螺纹内介径霜d俯按照下列公式挪进行计算在：船饥君我根据台车辛侧向收模力估昆算及其他外力肾合计确定本台挖车所选用的丝藏杆直径为瞒65mm必，丝母直径使为须9扑0李，螺纹型号趁为逐Tr10枝Χ酬。铃3杨、寻行走装置设惩计筑蚁掘采用电机带动硬摆线针顽轮减速机和开物式齿轮传动，猾带动主动轮，颤电动机与减速莲机直联式。推驱动计算中，跳因为钢模板台耍车在隧道洞中闪运行，可以不劝计风阻力；考翅虑到轨道铺设涂不平，洞内运悉行条件差，其吐驱动功