反力架相关验算

反力架相关验算1、反力架说明本区间所采用的反力架立柱和横梁为宽度为600mm、长度为800mm、厚度为30mm的Q235钢板焊接成受力箱梁形式并加焊加劲板，反力架支撑采用φ500的钢管斜向45°及水平支撑，每边两根；底部采用φ500的钢管横撑，一端顶在反力架上，另一端顶在标准段底板上。2、反力架受力概述本工程施工使用的盾构机的最大推力为34000kN；盾构机始发时盾构推力一般不大于8000kN。反力架总受力取最大推力为34000kN；左、右线两台盾构机推力均按相同考虑。3、反力架受力计算反力架的主体结构是由30mm厚钢板焊接而成而成，截面尺寸为600mm×800mm，四根承压梁之间采用螺栓连接，反力架总推力按34000kN设计，每根梁承受压力为8500kN，以上部横梁简化成简支梁计算，梁长6m，则均布荷载q=8500kN÷6m=1416.7kN/m，则：最大弯矩惯性矩：最大弯应力故刚度满足要求。4、立柱的抗剪验算：根据《钢结构设计规范》4.1.2节中的相关内容，立柱的抗剪强度：5、立柱与底板预埋件连接处的抗拔力验算：箱形杆件（如本例中反力架立柱）在满足双面焊接的情况下必需进行双面焊接，在不能满足双面焊时，钢板的焊缝处应作成30°的斜口进行塞焊，焊缝的高度均不低于20mm，有效的焊缝高度不得低于14mm。经计算，1m焊缝的抗剪、拉承载力为329t，反力架与预埋件的焊缝长度为12.8m，满足施工的要求。计算如下：有效焊缝长度为1m，，即每米20mm高度的焊缝的承载力为329t。）A、预埋件自身抗拔力计算：lw=12×（30cm-1cm）×2=7m力垂直于焊缝长度方向：N=7×329t=2303T实际施工中设2块1000mm×1200mm的预埋板用于抗拔和抗剪，总抗拔力（抗剪力）F=2N=4606T>3400T，满足要求。B、立柱与预埋件焊缝强度抗拔力的计算：（2个立柱、立柱截面尺寸600×800）lw=[（600-10）×2+（800-10）×2]×4=11.04mN=329×11.04=3632t，立柱与预埋件焊缝强度抗拔力满足要求。C、立柱与预埋件焊缝抗剪力的计算由反力架设计图可知：（1）立柱与预埋件的焊缝长度：L1=[600×2+800×2]×2=5.6m（2）底部横撑与预埋件的焊缝长度：L2=（06+0.8）×4=5.6m则L=5.6+5.6=11.2mN=329×11.2=3685T>3400T，满足要求。6、立柱螺栓连接处螺栓的抗剪验算：1根M20的高强螺栓的抗剪强度为：螺栓的抗剪力计算：底部横梁端部受的剪力为：F=425t。底部螺栓连接处共设32个高强度（10.9级）螺栓，总抗剪力N=14.5×32=464T>425T，满足要求。7、反力架支撑验算在反力架两根立柱各由两根δ14mmΦ500mm的钢管撑作为支撑,底横梁也采用δ14mmΦ500mm的钢管顶的车站的标准段底板上，顶横梁也设置有三道横撑顶在车站结构中板上，反力架受力情况及钢管支撑形式见下图：图1反力架支撑形式8、反力架支撑受力验算：盾构机最大推力为34000kN，反力架受力最不利状况就是盾构机以最大推力推进时，管片承受总推力为34000kN，集中受力点为7处，每处平均受力大小为4857kN。如反力架七个集中受力区域可满足推力要求，则反力架支撑体系是稳定的。1）计算7个钢支撑受力面积：为7根δ14mmΦ500mm钢管斜撑，其中2道斜撑，5道横撑。在最不利状况下，即盾构机在最大推力状况下推进，钢管的受力面积为：每个支撑所受压力为4857kN，区域内钢结构总断面为26169.5mm2，压应力为185.6N/mm2，δ14mmΦ500mm钢管设计受压强度为215N/mm2，故钢支撑可满足盾构始发要求，反力架支撑体系是稳定的。由以上计算可知反力架及钢支撑均能满足盾构始发受力要求。8、焊缝强度验算由上面的计算可知，总共有7道支撑支持反力架，其中两道斜撑，五道横撑，按照最不利受力状态，盾构机以最大推力推进，每个钢支撑所受的平均力大小为4857kN，根据作用力与反作用力原理，预埋钢板所受的压力也为4857kN，方向为与预埋钢板成45°角斜向下，因此预埋钢板受到的水平力为：焊缝的强度验算：其中，hf为30mm，lw为500（投影长度）×√2×2-10=1712mm；式中he——角焊缝的有效厚度(mm)，对直角角焊缝取0.7hf，hf为较小焊脚尺寸；lw——角焊缝的计算长度(mm)，每条焊缝取实际长度减去10mm；fwt——角焊缝的强度设计值(N/mm2）因此，焊缝强度满足要求。为增加焊缝强度，在每个斜撑与钢板焊缝处增加3块抗剪挡板，以增加有效焊缝长度。斜撑与钢板间焊缝平面图如图：图1