二衬模板台车检算资料Word下载.docx
- 文档编号:3659986
- 上传时间:2023-05-02
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:94.79KB
二衬模板台车检算资料Word下载.docx
《二衬模板台车检算资料Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《二衬模板台车检算资料Word下载.docx(14页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
(2)分析部分的挤压面载荷P2
该值取为4.7t/m2,参考自日本岐阜工业公司提供的参数(《隧道施工机械简明手册》第一册,铁道部隧道工程局,1984)。
那么,这部分模板就受到P1和P2的作用,两部分的合力P=P1+P2=1.2+4.7=5.9t/m2。
(3)模板的弯曲应力
由于模板的内表面每隔250mm有一根加强角钢,因此,我们可以把它简化成每隔250mm的梁单元来考虑。
将宽度为250mm的模板所受到的载荷折算成梁上的线载荷。
这是在有限元单元处理中常用的方法,其翼缘板的宽度取它与相邻筋板间距的30%(《弹性和塑性力学中的有限单元法》,机械工业出版社,1988),即250×
0.3=75mm,偏于安全。
根据上述模板所受的面载荷为5.9t/m2,那么在250mm宽,1500mm长的面积上所受到的载荷为:
5.9×
0.25×
1.5=2.21(t),将此载荷作用在1.5m长的梁上,则其线载荷为:
q=2.21/1.5=1.475(t/m)。
如果对整个模板进行受力分析,就必须将整个模板等效成梁单元的空间框架结构,利用有限元理论,通过电算进行有限元分析。
这里,我们只能取一根梁进行分析,简化后的梁单元力学模型按简支梁处理,其受力简图如图2.2.1-2,这是因为两边有250mm高的拱板及立柱支承。
图2.2.1-2模板的弯曲应力图
梁的横截面如图2.2.1-3。
图2.2.1-3角钢横截面图
为计算梁的弯曲应力,必先计算该横截面的形心,该截面是由75×
50×
6的角钢及150×
10的组合截面,根据图示坐标系,计算组合截面形心的X、Y坐标。
其计算公式为:
X=
/
Y=
查表可知角钢75×
6的横截面积A=726mm2,惯性矩IX=411200mm4,X0=12.1mm,Y0=24.4mm。
则:
X=[150×
10×
75+726×
(75+12.1)]/(1500+726)=78.946
Y=[150×
78+726×
24.4]/(1500+726)=60.519
根据组合截面的平行移轴公式计算组合截面的惯性矩:
IX=150×
10*10*10/12+150×
(78-60.519)2+411200+726×
(60.519-24.4)2=1829204.690386mm4
抗弯截面模数为:
W1=IX/(78.946-60.519)=97180.51mm3
W2=IX/60.519=30225mm3
简支梁受到均布载荷作用下的最大弯矩位于跨中,其值为:
Mmax=ql2/8=1.475×
104×
1.52/8=4148.44(N.m)
梁的最大弯曲应力为:
σ=Mmax/30225=137.3[MPa]
对于Q235钢,[σs]=235MPa,所以,梁的强度通过。
(4)模板的最大位移
梁单元的最大变形量,即模板的最大位移。
根据受均布载荷简支梁的位移公式:
fmax=5ql4/384EI
式中,E-弹性模量,E=2.1×
105MPa;
I-截面的惯性矩,I=1.829×
10-6m4;
q-梁受到的均布载荷,q=1.475×
104N;
l-梁的长度,l=1.5m;
将各值代入上式:
fmax=5×
1.475×
1.54/(384×
2.1×
1011×
1.829×
10-6)=0.001m=2.53mm
即模板的最大变形为2.53mm。
通过上述的分析计算可知,整个模板的强度和刚度是足够的。
2.2.2竖向千斤顶、升降油缸的校核
混凝土自重及其他作用力通过每边的5个千斤顶及2个油缸承受,并通过千斤顶及油缸传于门架横梁上,模板台车半径取7.5m。
(1)千斤顶受力有:
1)模板及其支架重量:
[114.8°
×
2×
7.5×
π/180°
+24.8°
]×
12.1×
180=0.08×
106N
2)混凝土自重:
W=L×
S×
T
式中:
T-混凝土自重,T取2.4×
104KN/m3;
S-混凝土衬砌截面积m2;
W=[114.8°
/360°
3.1415×
2.4×
104=2.18×
3)挤压载荷:
该值取4.7t/m2,则
47000×
12.1=1.06×
107N
因此模板受到力为三个之和为1.06×
107N,该值作为校核千斤顶的依据。
(2)竖向千斤顶的校核
竖向千斤顶承受的轴向载荷为P=F/14=1.06×
107N/14=7.57×
105N。
竖向千斤顶采用矩形螺纹,螺杆及螺母均为45号钢,其σs=360MPa,[σb]=180MPa,[τ]=108MPa,安全系数为2。
由于螺杆、螺母的材料相同,只需校核螺杆螺纹强度。
螺杆弯曲强度验算强度经验公式:
σb=3FH1/πd3b2n≤[σb]
螺杆剪切强度验算公式:
τ=F/πd3bn≤[τ]
F-轴向载荷,F=7.57×
105N;
H1-基本牙形高度mm,H1=0.5P=6mm;
d3-外螺纹小径,d3=87mm;
P-螺距,为12mm;
H-螺杆高度为120mm;
n-旋合圈数,n=H/P=10;
b-螺纹牙根部的宽度,矩形螺纹b=0.5P。
将各值代入上式,则:
σb=138MPa<
[σb]
τ=46MPa<
[τ]
经验证,千斤顶符合要求。
(3)升降油缸的校核
油缸活塞杆为直径180mm的圆钢,A=πd2/4=0.02545m2。
σcr=Fcr/A=7.57×
105N/0.02545m2=29.7MPa≤σp=200MPa,则升降油缸的强度符合要求。
2.2.3侧模丝杠强度校核
台车边模板左右对称,结构受力完全相同,由于模板下部向里靠拢,承受混凝土的自重很少,一次自重载荷不必考虑,只考虑浇筑混凝土时侧压力的影响。
边墙的侧压力取为46.06KPa,该值取至日本岐阜工业公司12米液压台车的计算值,较目前国内边模板的侧压力计算大些,偏于安全。
由于衬砌长度为12.1米,边模弧度长为8.8m,则边模板水平载荷W=PS=4.9×
103KN,侧模上边一组丝杠与底部一组丝杠其支承作用,则侧模板侧压力主要靠中间丝杠支承(共42个),采用和竖向千斤顶相通的强度校核。
则每个丝杠承受为:
F=W/42=117KN
σcr≤σp=200MPa
σ=F/A=117KN/0.02545m2=4.6MPa<
200MPa,因此丝杠满足要求。
2.2.4门架受力分析
台车门架是一个空间的整体框架结构。
水平及垂直方向的载荷主要靠7片门架承受。
门架整体框架结构的受力分析有两种工况:
其一是门架水平载荷的受力载荷分析;
其二是垂直载荷作用下的门架受力。
为了整体结构的稳定性,我们采用了双横梁结构,确保了结构的安全可靠。
门架受力总图如图2.2.4-1:
图2.2.4-1门架受力总图
(1)上横梁受力分析(中)
混凝土自重通过液压油缸传递到横梁,在长5.7m,宽2.1m的面积上,混凝土厚度为0.5m,其密度为ρ=2.4t/m3。
则混凝土自重为:
W=8.4×
2.4=21.2(t)
则单位面积上的载荷为:
P1=21.2/(5.7×
2.1)=1.77t/m2
上横梁还承受顶模自重:
P2=3.2/(8.4×
2.1)=0.18t/m2
总的面载荷为:
P=P1+P2=1.95t/m2
横梁所承受的面载荷为1.95t/m2,作用在240mm宽,8400mm长的面积上;
1.95×
0.24×
8.4=3.9(t),作用在8.4m长的梁上,其线载荷为:
q=0.47t/m。
其截面示意图如图2.2.4-2:
图2.2.4-2横梁截面示意图
则组合截面惯性矩为:
IX=12×
4763/12+(260×
123×
/12+260×
12×
2442)×
2=479429696
抗弯矩面模数:
W1=IX/250=1917718.78mm3
W2=IX/130=3687920mm3
则梁所受最大弯矩为:
Mmax=ql2/8=4700×
8.42/8=41454(N.m)
σ=Mmax/W2=41454/(368.792×
10-5)=112MPa
梁的最大变形量为:
其中:
E=2.1×
105MPa
I=4.7×
10-4m3
4700×
8.44/(384×
4.8×
10-4)=0.003m=3mm
(2)上横梁受力分析(端)
其受力状况与中梁一致,其线载荷为q=0.47t/m
其截面示意图如图2.2.4-3:
图2.2.4-3横梁截面示意图
IX=(300×
123/12+300×
2+12×
4763/12×
2=644445952mm4
抗弯矩面模数为:
W1=IX/250=2577783mm3
W2=IX/150=4296306mm3
σ=Mmax/W2=41454/(429.63×
10-5)=96.5MPa
I=6.4×
10-4m4
6.4×
10-4)=0.002m=2.3mm
(3)中立柱
立柱主要承受来自模板的挤压载荷,其值为4.7t/m2,则在宽240mm,长4810mm的梁上其线载荷为:
q=1.128t/m。
其截面示意图为图2.2.4-4:
IX=12×
Wx=IX/250=1917718.78mm3
则梁所受最大弯矩为:
Mmax=ql2/8=11280×
4.812/8=32621.9(N.m)
σ=Mmax/Wx=32621.9/(191.8×
10-5)=17MPa
I=4.79×
11280×
4.814/(384×
4.79×
10-4)=0.00078m=0.78mm
图2.2.4-4中立柱截面示意图
(4)两端立柱
端立柱承受挤压载荷P=4.7t/m2,端立柱为变截面,我们取截面最小处进行分析,取立柱上长4810mm,宽300mm的面积来进行分析,则作用在4810mm长的柱上的线载荷为:
q=1.41t/m。
其截面示意图为图2.2.4-5:
图2.2.4-5两端立柱截面示意图
1942)×
3763/12×
2=377380352mm4
W1=IX/200=1886901.76mm3
W2=IX/150=2515869mm3
Mmax=ql2/8=14100×
4.812/8=40777(N.m)
σ=Mmax/W1=40777/(188.69×
10-5)=21.6MPa
I=3.77×
14100×
3.77×
10-4)=0.0012m=1.2mm
(5)上纵梁
取与上横梁相同的载荷q=0.47t/m,上纵梁长度取12.1m,由7个立柱支撑,等效为长2.06米长的梁单元。
截面示意图如图2.2.4-6:
图2.2.4-6上纵梁截面示意图
W2=IX/150=2515869.01mm3
2.06×
2.06/8=2493(N.m)
梁的最大弯曲应力:
σ=Mmax/W1=2493/(188.69×
10-5)=13.1MPa
10-4m-4
2.064/(384×
10-4)=0.02mm
上述内容主要对模板、竖向千斤顶和升降油缸、侧模丝杠、门架等四项进行了刚度、强度及稳定性的检算,检算时采用偏于安全的保守算法,检算结果表明,整个模板台车的强度、刚度及稳定性是满足双线铁路隧道衬砌施工要求的。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 模板 车检 资料