福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司
衢宁铁路
衬砌台车设计计算书
编 制： 杨 喜 林 时 间：2015年1月10号
目 录
第1章 概 述 ........................................................................................................................ 1 1.1台车概况 ...................................................................................................................... 1 1.2 计算参数 ...................................................................................................................... 1 1.3 计算荷载 ...................................................................................................................... 1 1.3.1恒载 ........................................................................................................................ 1 1.3.2活载 ........................................................................................................................ 3 1.4 荷载组合 ...................................................................................................................... 3 第2章 空间整体建模计算 .................................................................................................. 3 2.1计算模型 ...................................................................................................................... 3 2.2计算结果 ...................................................................................................................... 4 2.2.1面板 ........................................................................................................................ 4 2.2.2模板骨架 ................................................................................................................ 8 2.2.3台架部分 .............................................................................................................. 12 2.2.4门架部分 .............................................................................................................. 16 2.2.5丝杆部分 ............................................................................................................ 20
第3章 结 论 ................................................................................................................ 25
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第1章 概 述
1.1台车概况
本台车用于仙岭隧道二次衬砌施工，为了保证施工的安全，故对本台车主要受力构件的强度和刚度进行检算，以验证台车的受力性能是否满足要求。本台车采用极限状态设计法进行设计，采用商业有限元软件Midas Civil2013进行设计计算。计算主要依据《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）和《钢结构设计规范》（GB50017-2003）的相关要求进行。
1.2 计算参数
砼的容重：γc=25kN/m3，浇筑二衬砼按8h浇筑完成，砼浇筑速度：V取1m/h，砼入模时的温度按25℃，掺入外加剂。
钢材采用Q235钢，容重γg= 78.5kN/m3，弹性模量Eg=206GPa，容许拉压应力215MPa，容许弯曲应力取215MPa，容许剪应力125MPa，模板容许变形按杆件L/400控制。
1.3 计算荷载
台车承受的荷载可分为恒载和活载两类。 1.3.1恒载
（1）台车自重Gk1
台车自重Midas软件自动计算。
（2）新浇筑混凝土（包括钢筋）自重标准值Gk2
对钢筋混凝土采用25 kN/m3，对顶模，砼浇筑厚度55cm，Gk2=25×0.55=13.75kPa （3）当采用内部振捣器时，新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力标准值Gk3 可按下列公式计算，并取其中的较小值：
1
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对侧模：混凝土的容重γ取25kN/m，新浇混凝土的初凝时间t0 取5h，外加剂
修正系数K1 取1.2，混凝土塌落度影响修正系数K2 取1.15，混凝土的浇筑速度V
3
取1.5m/h。
1/2
F1=0.22×25×5×1.2×1.15×1 =37.95kPa F2=γH=25×6.3=157.5 kPa F=min（F1，F2）=37.95kPa
F37.95
有效压头高度h=γ = 25 ≈1.5m 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 线性荷载，下4.8m为矩形均布荷载。 1.3.2活载 (1) 施工人员及设备荷载标准值Qk1，取2.5 kN/m2； (2) 振捣混凝土时产生的荷载标准值Qk2，对水平面模板可取2 kN/m2，对垂直面模板可采用4 kN/m2。故顶模按2 kN/m2，侧模按4 kN/m2计。 (3) 倾倒混凝土时，对垂直面模板产生的水平荷载标准值Qk3，取2 kN/m2。 1.4 荷载组合 （1）基本组合：1.2×恒载+1.4×活载； 共按3个组合，取其最不利组合。 基本组合1：1.2×（Gk1+ Gk2+ Gk3）+1.4×Qk1； 基本组合2：1.2×（Gk1+ Gk2+ Gk3）+1.4×Qk2； 基本组合3：1.2×（Gk1+ Gk2+ Gk3）+1.4×Qk3； （2）标准组合：1.0×恒载； 基本组合用于结构强度的验算，标准组合用于结构刚度的验算。 对不同的模板恒载和活载选取相应的项目进行计算。 第2章 空间整体建模计算 2.1计算模型 根据前面的分析，建立有限元计算模型，如图2-1所示。 3 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-1 有限元计算模型 2.2计算结果 2.2.1面板 面板采用10mm的钢板。 （1）正应力 基本组合1下面板正应力如图2-2所示： 4 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-2 基本组合1面板正应力图 基本组合2下面板正应力如图2-3所示： 5 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-3 基本组合2面板正应力图 基本组合3下面板正应力如图2-4所示： 图2-4 基本组合3面板正应力图 可见最大正应力为48.4MPa<[σ]=215 MPa，满足正应力强度要求。 （2）剪应力 基本组合1下面板剪应力如图2-5所示： 6 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-5 基本组合1面板剪应力图 基本组合2下面板剪应力如图2-6所示： 图2-6 基本组合2面板剪应力图 基本组合3下面板剪应力如图2-7所示： 图2-7 基本组合3面板剪应力图 可见最大剪切应力25.46MPa<[τ]= 125 MPa，满足剪应力强度要求。 7 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 （3）变形 标准组合下挠度如图2-8所示： 图2-8 标准组合面板变形图 最大挠度3.13mm 基本组合1下模板骨架正应力如图2-9所示： 8 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-9基本组合1模板骨架正应力图 基本组合2下模板骨架应力如图2-10所示： 9 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-10 基本组合2模板骨架正应力图 基本组合3下模板骨架正应力如图2-11所示： 图2-11 基本组合3模板骨架正应力图 可见最大正应力为209.59MPa<[σ]=215 MPa，满足正应力强度要求。 （2）剪应力 基本组合1下模板骨架剪应力如图2-12所示： 10 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-12 基本组合1模板骨架剪应力图 基本组合2下模板骨架剪应力如图2-13所示： 图2-13 基本组合2模板骨架板剪应力图 基本组合3下模板骨架剪应力如图2-14所示： 11 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-14 基本组合3模板骨架剪应力图 可见最大剪切应力61.2MPa<[τ]= 125 MPa，满足剪应力强度要求。 （3）变形 标准组合下模板骨架挠度如下图2-15所示 图2-15 标准组合下模板骨架变形图 最大挠度3.13mm （1）正应力 基本组合1下台架部分正应力如图2-15所示： 12 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-15 基本组合1台架部分正应力图 基本组合2下台架部分正应力如图2-16所示： 图2-16 基本组合2台架部分正应力图 基本组合3下台架部分正应力如图2-17所示： 13 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-17 基本组合3台架部分正应力图 可见最大正应力为-59.67MPa<[σ]=215 MPa，满足正应力强度要求。 （2）剪应力 基本组合1下台架部分剪应力如图2-18所示： 图2-18 基本组合1台架部分剪应力图 基本组合2下台架部分剪应力如图2-19所示： 14 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-19 基本组合2台架部分剪应力图 基本组合3下台架部分剪应力如图2-19所示： 图2-19 基本组合3台架部分剪应力图 可见最大剪切应力-46.88MPa<[τ]= 125 MPa，满足剪应力强度要求。 （3）变形 标准组合下台架部分挠度如图2-20所示 15 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-20 标准组合台架部分变形图 最大挠度0.77mm 门架部分，门架横梁和门架立柱采用HW 300x305x15/15拼接制作，下纵梁为箱形截面400*630腹板12mm，翼板14mm，连接梁采用20a工字钢，斜撑采用14#槽钢。 （1）正应力 基本组合1下门架部分正应力如图2-21所示： 16 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-21 基本组合1门架部分正应力图 基本组合2下门架部分正应力如图2-22所示： 图2-22 基本组合2门架部分正应力图 基本组合3下门架部分正应力如图2-23所示： 17 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-23 基本组合3门架部分正应力图 可见最大正应力为66.44MPa<[σ]=215 MPa，满足正应力强度要求。 （2）剪应力 基本组合1下门架部分剪应力如图2-24所示： 图2-24 基本组合1门架部分剪应力图 18 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 基本组合2下门架部分剪应力如图2-24所示： 图2-24 基本组合2门架部分剪应力图 基本组合3下门架部分剪应力如图2-25所示： 19 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-25 基本组合3门架部分剪应力图 可见最大剪切应力-43.15MPa<[τ]= 125 MPa，满足剪应力强度要求。 （3）变形 标准组合下门架部分挠度如图2-26所示 图2-26 标准组合门架部分变形图 最大挠度3.13mm （1）正应力 基本组合1下丝杆部分正应力如图2-21所示： 20 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-21 基本组合1丝杆部分正应力图 基本组合2下丝杆部分正应力如图2-22所示： 图2-22 基本组合2丝杆部分正应力图 21 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 基本组合3下丝杆部分正应力如图2-23所示： 图2-23 基本组合3丝杆部分正应力图 可见最大正应力为-108.83MPa<[σ]=215 MPa，满足正应力强度要求。 （2）变形 标准组合下丝杆部分挠度如图2-26所示 22 福州市顺鑫路桥机械设备制造有限公司 图2-26 标准组合丝杆部分变形图 最大挠度3.11mm 根据前面的计算可知，台车各构件能满足受力要求，但理论计算满足要求的前提是各杆件连接（焊缝和螺栓）完好，不存在杆件削弱的情况。丝杆千斤与其他杆件的连接地方应力集中比较厉害，应采取相应的措施减少应力集中。另外未对导轨进行计算，需保证导轨强度和台车整体稳定性。各构件之间的连接（焊缝连接或螺栓连接）未作细部验算，需保证杆件连接质量。 23 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容