1、1目 录1.编制依据、原则、范围 .11.1 编制依据 .11.2 编制原则 .11.3 编制范围 .12.工程概况 .12.1 线路概况 .12.2 设计概况 .23.衬砌台车设计方案 .33.1 台车的主要技术参数 .33.2 主要结构及简述 .44.台车在衬砌施工所能达到的效果 .55.隧道台车力学计算 .65.1 计算依据 .65.2 侧模和顶模的检算 .85.3 门架检算 .105.4 下纵梁的检算 .125.5 丝杆千斤的检算 .135.6 总结 .1411.编制依据、原则、范围1.1 编制依据1） 混 凝 土 结 构 工 程 施 工 及 验 收 规 范 （ GB50204-92）
2、 ；2） 路桥施工计算手册 ；3） 上 泉 车 辆 段 试 车 线 矿 山 法 隧 道 施工设计图纸和招投标相关文件； 4） 隧 道 施 工 和 整 体 施 工 安 排 需 要 ； 5） 我 项 目 部 相 关 资 源 配 制 和 管 理 需 要 ； 6） 本 企 业 类 似 工 程 的 施 工 经 验 、 施 工 技 术 能 力 和 机 械设 备 装 备 状 况 。1.2 编制原则1） 在 充 分 理 解 设 计 意 图 的 基 础 上 ， 制 定 合 理 、 操 作 性强 的 施 工 方 案 。 2） 组 织 机 械 化 、 专 业 化 施 工 ， 力 求 施 工 组 织 科 学 、严 密
3、 ， 施 工 进 度 快 速 、 均 衡 、 高 效 。3）全面履行工程合同，满足合同关于工期、安全、质量、环保等要求和相关规范要求。1.3 编制范围本方案编制范围为上泉车辆段试车线矿山法隧道衬砌台车设计方案。2.工程概况2.1 线路概况上泉车辆基地试车线矿山法隧道为单洞单线隧道，隧道长度 629m。隧道起、终点里程分别为：SDK1+621、SDK2+250，2位于直线上，设置纵坡为 3的单面上坡，起点以竖井为洞口，竖井埋深约 16m，终点位于山体中，隧道最大埋深约63.6m。隧道级围岩全长 40m，开挖断面 74.2，级围岩全长 256m，开挖断面 69.7，级围岩全长 333m，开挖断面6
4、5.6。本隧道建筑限界根据地铁 B 型车限界进行绘制，最大行车速度 100km/h，轨道以上净空面积为 36.7，排烟道板以上净空面积 7.51，隧道建筑限界及衬砌内轮廓详见下图。2.2 设计概况隧道衬砌结构按新奥法原理进行设计，设计中考虑充分发挥围岩的自承能力，采用柔性支护体系的复合式衬砌结构，即以锚杆、喷射混凝土、钢架等为初期支护，以模筑混凝土为二次衬砌的复合式衬砌结构。在初期支护与二次衬砌之间敷设土3工布加防水卷材作为防水层，二次衬砌采用防水砼，防止围岩水渗入隧道内。表 2.2 复合式衬砌设计参数表断面形式 设计参数 型断面 型断面 型断面拱、墙 300 250 150喷射砼厚度（mm）
5、仰拱 300 250 150拱部 / / 25 组合中空锚 杆边墙 22 砂浆锚杆 22 砂浆锚杆 22 砂浆锚杆长度（m） 3.0 3.0 2.5锚杆间距（m） 0.8(环)0.5(纵) 1.2(环)1.0(纵) 1.2(环)1.0(纵)钢筋网 双层8150150 单层8150150 单层8200200类型 工 20a 工字钢 C22 格栅钢架 /位置 拱、墙、仰拱 拱、墙、仰拱 /初期支护钢架 间距（m） 0.5 0.75 /拱、墙 40 35 35模筑C35 砼（cm） 仰拱 40 35 35二次衬砌 HRB400 主筋 C25200 C22200 C20200辅助措施超前管棚超前小导管
6、洞口段 108 管棚单层超前小导管42、t=3.5mmL=3m,0.3(环)1.5(纵)/3.衬砌台车设计方案根据隧道设计断面图和施工要求，台车长 12m，门架净空高度和宽度能保证车辆通行；整机行走采用电机机械驱动；模板采用全液压操纵，利用液压缸支（收）模机械锁定。43.1 台车的主要技术参数1）台车模板面板厚度：10mm2）台车重量及每延米重量：80 吨，6.8 吨/m3）台车类型：液压自行式4）台车运行速度：8m/min5）驱动电机功率：2X9.5KW6）液压电机功率：1X5.5KW,工作压力 16MPa7）顶升油缸工作行程：400mm8）侧向油缸工作行程：350mm9）平移油缸工作行程：
7、150mm10）一次衬砌长度：12m11）行走方式：轨道自行式3.2 主要结构及简述 台车由行走机构、台车门架、钢模板、钢模板垂直升降和侧向伸缩机构、液压系统、电气控制系统 6 部分组成。（1）行走机构行走机构由主动、被动两部分组成，共四套装置，分别安装于台车架两端的门架立柱下端，整机行走由两套主动行走机构完成，行走传动机构带有液压推杆制动器，以保证整机在坡道上仍能安全刹车。采用宽大行走轮，配 32316 轴承、20A 链条、WX-6 减速机以保证台车使用安全，避免了跳轨、变形、断链打滑等对衬砌施工的影响。（2）台车门架台车门架设计共 8 榀，由门架横梁、上下纵梁、门架立柱、连接梁、剪刀架等部
8、件组成。门架立柱采用三角立柱结5构，这样不仅加强立柱的强度阻止立柱向内弯曲，还加强立柱与门架横梁的接触面，减小门架横梁跨度，极大的减少了门架横梁的受力。门架的各个部件通过螺栓联为一体，两门架支撑于行走轮架上，中门架下端装有基础千斤，衬砌施工时，混凝土载荷通过模板传递到 8 个门架上，并分别通过行走轮和基础千斤传至轨道地面。在行走状态下，螺杆应缩回，门架上部前段装有操作平台，放置液压及电气装置。（3）模板模板宽度为 1.5M，为保证模板有足够的强度，面板采用10mm，同时采用 10#槽钢加强,间距 300mm,并在每件模板里增加加强立板来保证强度，小曲墙一次成型，保证了降低衬砌劳动强度和提高工作
9、效率和衬砌美观。在制作中为保证模板外表质量和外形尺寸精度高、采用合理的加工、焊接工艺，设计并加工专用拼装焊接胎模，有效保证整体外形尺寸的准确度，焊接变形小，外表面光滑，无凹凸等缺陷。采用过盈配合的稳定销将相邻模板的连接板固定为一体，有效控制了相邻模板的错台问题，能保证混凝土衬砌质量。(4)液压系统由电动机、液压泵、手动换向阀、垂直及侧向液压缸、液压锁、油箱及管路组成，其功用是快捷、方便的完成收（支）模，即顶模升降和支撑侧模。4.台车在衬砌施工所能达到的效果1）当隧道开挖偏离中心时，可通过台车的模板调整机构达到调中，能够满足设计和施工要求。2）台车由足够的强度和刚度，在液压缸和支撑丝杆的联合6作
10、用下，能抵抗混凝土强大的垂直和侧向压力，台车不发生变形，由于各支点设计布局合理，有效的利用了台车自身的重量和混凝土重量的压力，保证了台车浇注混凝土时克服混凝土的上浮作用。3）工作窗口布局合理，使台车便于涂抹脱模剂，方便两侧浇注混凝土和振捣作业，顶部设有注料口，注入混凝土方便，减轻了施工人员的劳动强度。4）每片钢模接缝严实，混凝土密实，无蜂窝、斑点、错台现象发生，表面光滑、平整、美观。5.隧道台车力学计算5.1 计算依据长度为 12m，模板面板厚度为 10mm，门架采用400400mm，门架腹板厚 14mm。本计算书针对台车的主要受力构件的强度和刚度进行检算，以验证台车的力学性能能否满足要求。本
11、文主要根据路桥施工计算手册与结构力学 ，借助结构力学求解器来对本台车进行结构检算。1）计算参数砼的重力密度为：24kN/m 3;砼浇筑速度：2m/h；砼入模时的温度取 20；掺外加剂。钢材取 Q235 钢，重力密度：78.5kN/m 3；弹性模量为206Gpa，容许拉压应力为 140Mpa，容许弯曲应力取181Mpa（1.25 的提高系数） 。有部分零件为 45#钢，容许拉压应力为 210Mpa。2）计算载荷（1）振动器产生的荷载：4.0kN/m 2；或倾倒混凝土产生的7冲击荷载：4.0kN/m 2；二者不同时计算。（2）对侧模产生的压力砼对侧模产生的压力主要为侧压力，侧压力计算公式为：P=k
12、h 当 v/T0.035 时，h=1.53+3.8v/T；式中：P- 新浇混凝土对模板产生的最大侧压力(kPa)；h-有效压头高度（m） ；v-混凝土浇筑速度(m/h)；T-混凝土入模时的温度(） ；-混凝土的容重(kN/m 3);K-外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取 k=1.0，掺缓凝剂作用的外加剂时 k=1.2；根据前述已知条件：因为：v/T=2/20=0.10.035,所以 h=1.53+3.8v/T=1.53+3.80.1=1.91m最大测压力为：P=kh =1.2241.91=55kN/m 2；检算强度时载荷设计值为：pa=1.2 50+1.44.0= 65.6kN/m2；（3）砼
13、对顶模产生的压力砼对顶模产生的压力由砼的重力和灌注砼的测压力组成：重力 p1= =24kN/m30.5m=12kN/m2其中 为浇注砼的厚度。由于圆弧坡度变小，取灌注为 1m/h。因为：v/T=1/20=0.050.0358所以 h=1.53+3.8v/T=1.53+3.80.05=1.72m侧压力为：p2=k h =1.2241.72=49.5kN/m 2p3=1.249.5+1.44.0=65kN/m2所以顶模受到的压力 pb=p1+p2=12+49.5=61.5kN/m2可知 pbpa，顶模和侧模受到的压力相当。（4) 台车结构自重，影响不大，不计入检算载荷。5.2 侧模和顶模的检算通过
14、对侧模和顶模的面板和弧板的强度和刚度检算，来验证台车模板的强度和刚度是否满足受力要求。侧模面板和顶模面板的支撑结构相同，因为顶模面板受混凝土重力作用所受压力略大，所以只需检算顶模面板的强度和刚度是否能满足要求。面板由间距为 30cm 的槽钢支撑，因此可简化为跨度为0.3m 的简支梁，来对面板进行分析。1）面板检算a 面板强度计算面板为厚度为 10mm，面板受到的最大压力为p=pb=61.5kN/m2面板的抗弯模量w=bh2/6=(1/6)1.50.012=2.510-5m3面板所受的最大弯矩为Mmax=ql2/8=(1/8)(61.51.5)0.32=1.04kNm面板受到的弯曲应力为9= M
15、max/w=1040/(2.512-5)=41.6MPa=181Mpa所以面板的强度满足要求。b 面板的刚度计算面板的惯性矩I=bh3/12=1.50.013/12=12.510-8m4 mlEIqlfx 75.0410.25.106.284384max 所以面板的刚度满足要求。2） 加强槽钢检算槽钢两端固支，受均布力 q2=p0.3=61.50.3=18.45kN/m最大弯矩在跨中，M=(1/29)ql2=18.451.52/29=1.43kNm加强槽钢采用 63404.8，抗弯模量查表得w=16.12310-6m3槽钢所受最大弯曲应力=Mmax/w=1.43123/(16.12310-6)=88.69MPa=181Mpa惯性矩查表得 I=50.78610-8m4最大挠度 mlEIqlfx 75.34032.10786.51206.384434max 3） 弧板检算弧板宽 280，材料为 12 钢板，模板连接梁最大间距1850mm。弧板受力模型可设为受均布力的简支梁，跨距 l=1.85m
