1、兴隆隧道 9 米液压台车设计符合性计算研究【摘要】本文以电算为主、手算为辅对兴隆隧道施工用二衬台车主要构件进行了设计符合性计算研究，计算过程对边界条件和荷载进行了简化，根据研究过程提出了相应结论，供同仁参考。 【关键词】隧道结构分析内力应力位移 中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 二衬砌台车在隧道施工中得到广泛应用，结构型式在施工中也得到了进一步优化。但是有些施工单位在应用台车时完全依靠模板加工厂凭借施工经验进行台车加工，导致台车设计不够合理、台车笨重或局部强度、刚度不足等问题时有出现。 2 台车概况 新建铁路柳州至南宁客运专线兴隆隧道用衬砌台车长度为 9m，模板顺台车长
2、度方向共分 6 节制作，每节长 1.5m；沿隧道圆弧方向分 3 块制作，顶部为半径 R=8.55m 的圆弧拱模，两侧分别为半径 R=5.45m 的圆弧拱模板。 台车面板采用 10mm 铁板，面板背面为顺台车长度方向的截面高度h1=0.16m，厚度 d1=0.01m，间距 l1=0.3m 的铁板作小肋板；沿弧周方向为截面高度 h2=0.28m，厚度 d2=0.012m，间距 l2=1.5m 的铁板作弧肋板（其中中间 5 块弧肋板为双块，即按照厚度 0.024m 计算） 。上立柱为20a，横向联系梁为28a，纵向底梁为32b，门架大梁为焊接H16304001818 型钢，门架柱为变截面焊接 H(2
3、000580)4001818 型钢，门架柱见斜撑和横撑均为20a，门架柱底纵梁为40a 槽钢，门架柱外侧链杆为：两边模（侧模）的螺杆的尺寸为直径62mm,螺距 8 mm,螺母长度 60 mm；支撑台车的底部螺杆为直径 92 mm,螺距 8 mm,螺母长度 90 mm。效果图如下： 图 1 台车轴测图 3 设计荷载 （1）顶部模板主要考虑混凝土自重荷载：混凝土厚按 0.8m 考虑，重度为 24.5KN/m3，则折算成面荷载为 p1=24.50.8=19.6KN/m2；当采用混凝土地泵浇筑时，泵口冲击力按 p2=47KN/m2 考虑；则总面荷载为p=p1+p2=19.6+47=66.6KN/m2；
4、 （2）两边模主要考虑混凝土随高度变化而产生的流体压力，p1=h=24.56=147KN/m2 或 p2=0.22 =0.2224.571160.5=92.4KN/m2 考虑，取两者中的小值为 p=92.4KN/m2，成倒三角形分布。 4 结构特性 从结构力学角度分析，此台车结构可简化为门式刚架结构，门架柱支座处按照纵横向加约束的铰接考虑，单榀刚架为一次超静定结构。可以采用结构力学计算器、STS 或 Midas 进行分析计算，为进行台车整体的屈曲分析，台车主刚架采用 Midas/Civil 建模进行分析，面板采用手工和结构力学计算器计算复核。 5 结构分析说明 5.1 主要计算内容 （1）面板
5、强度、刚度，背肋强度、刚度； （2）台车整体应力分析，变形分析和稳定分析； （3）螺杆受力计算等。 5.2 面板及肋板计算 5.2.1 面板计算 面板网格尺寸 1.5m0.3m，厚度 0.01m，取单元格进行分析，先分析应力最大边模根部网格，q=p1.5=92.41.5=138.6KN/m，面板跨度为 0.3m； M= = KN.m，M/W=1.56/(1.50.012)/6=62.4Mpa 215Mpa，强度不满足要求。所以应将边模底部往上 2m 高度的弧肋板厚度增加到 0.018m，则双块厚度为 0.036m。这样M/W=76.4/(0.0360.282)/6=162Mpa6，满足施工相关
6、规定要求。 从上述分析可得知：台车系统各构件的应力和整体稳定能满足要求。5.5 台车系统螺杆计算分析 （1）台车底部千斤顶支撑螺杆分析 台车底部千斤顶支撑，每个门架柱底设置一个千斤顶。支撑台车的底部螺杆直径 92 mm,螺距 8 mm,螺母长度 90 mm。 根据以上分析得出的反力最大为 771.2KN，所以根据螺杆弯曲强度公式： 80 ,所以按照计算配置横向加劲肋。 通过以上 Midas 软件的细部应力分析得出，H 型大梁腹板两侧成对配置间距为 0.5 =0.8m，外伸宽度为 /30+40=0.1m 的横向加劲肋。 5.6.2 门架柱及其他构件加劲肋 按照构造要求，门架柱在柱间支撑和底纵梁处
7、设置外伸宽度 0.2m 的支撑加劲肋。 顶32b 槽钢纵梁局部受压处和小立柱对应位置处的28a 横梁处均设置外伸宽度 0.07m 对称布置的局部受压支撑加劲肋。 6 结论及建议 按照上述分析结果，此台车系统整体强度、刚度和稳定性能满足施工要求，可承受衬砌厚度为 0.8m 的混凝土施工荷载及振捣荷载等。 但有如下建议： （1）应将两边模底部往上至少 2m 高度的弧肋板厚度增加到0.018m，则中间节双块厚度为 0.036m； （2）H 型大梁腹板两侧成对配置间距为 0.8m，外伸宽度为 0.1m 的横向加劲肋（0.01m 厚的铁板） ；门架柱在柱间支撑和底纵梁处设置外伸宽度 0.2m 的支撑加劲
8、肋（0.01m 厚的铁板） ；顶32b 槽钢纵梁局部受压处和小立柱对应位置处的28a 横梁处均设置外伸宽度 0.07m 对称布置的局部受压支撑加劲（0.01m 厚的铁板） 。 （3）施工拱墙时应注意混凝土对称浇筑，保持台车系统受力对称； （4）台车门架柱底部（及沿底部纵梁方向）应采用可靠支撑抵消混凝土浇筑时边模对门架柱的侧压力，可采用地锚固； （5）混凝土浇筑速度应控制在 6m/h 以内。 参考文献 1刘志刚.兴隆隧道施工图E.成都：中铁二院工程集团有限责任公司，2010. 2魏明钟.钢结构M.武汉：武汉理工大学出版社，2002. 3中华人民共和国建设部.钢结构设计规范S.北京：中国建筑工业出版社，2003. 4周水兴，何兆益，邹毅松.路桥施工计算手册M.北京：人民交通出版社，2001. 5包世华.结构力学M.武汉：武汉工业大学出版社，2000. 作者简介： 易达男 1982.12 学士 国家一级注册建造师、工程师
