地铁盾构区间反力架始发架验算.docx
武汉市轨道交通2号线南延线XX标段土建工程XX站xx站区间反力架、始发托架验算中国铁建编制：审核：审批：XX公司武汉轨道交通XX项目经理部2017年2月16日一、反力架受力计算盾构调试与检修时，进行反力架的安装。在安装反力架时，要精确定位，确定与负环接触面与盾构掘进方向垂直。定位精度要控制在±5mm之内。在完成反力架的定位之后，反力架与车站结构连接部位采用609mm钢支撑和200*200的H型钢作为反力支撑系统（在反力架受力较大处为200*400型钢）。具体情况详见下图。反力系统示意图反力系统示意图盾构穿越加固区平衡压力设定值略低于理论值，此时的推力一般在8000KN12000KN。按极值20000KN计算，水平推力全部作用在8根200*200的H型钢、7根200*400的H型钢和2根6609钢支撑上，右侧立柱为4根横支撑，下横梁为5根横支撑，左侧立柱为2根横支撑和2根斜支撑（与地面夹角为45°）组成。由于始发掘进防止盾构机掉头，下部千斤顶推力大于上部，故受力最大的是中部和下部的6道横支撑和1根斜支撑。平均每根支撑承受水平方向的最大轴力为2857.14KN,200*200的H型钢截面面积为2195Onlin",609钢支撑截面面积为29792.32mm2,Q235钢材抗压强度设计值为215Nmm2（厚度小于等于16mm时）。15根横支撑长度为1.5m,2根斜撑长度分别为4.7m、8u根据钢结构设计规范GB50017-2003>查的得稳定系数夕为0.996、0.996、0.985。斜撑倾角为45°。加固材料参数表名称材质截面积（mm?）长度（m）稳定系数3抗压强度N/mm2200*200型钢Q235219501.50.996215609钢支撑Q23529292.324.78.000.996；0.9852151、强度验算支撑的轴心受压承载力Nlmax=×fy×As=O.996×215×21950=4000.373kNN2max=XfyXAs=O.996×215×29792.32=6379.727kNN2max=×fy×As=O.985×215×29792.32=6309.268kN其中6道横支撑所能承受的轴心压力N=2857.14kN<Nlmax=4000.373kN,满足轴心受压承载力要求。1）下半部1道斜撑所能承受的轴心压力分别为Nl=2857.14cos450=2020<N2max=6379.727kN,满足轴心受压承载力要求。2）根据反力架后靠总轴力200Ot计算，左右受压承载力为右侧：5根横支撑承载力共为4000.373*5=20001.865kN=2000.1>20002t左侧：3根横支撑和2根斜支撑承载力共为4000.373*3+6309.268*cos450+6379.727*cos450=20972.23847kN=2097.2t>20002t,左右受力均匀且满足施工要求。3）根据反力架后靠总轴力200Ot计算，下部受压承载力为下部：6根横支撑和1根斜支撑承载力共为4000.373*6+6379.727*cos45o二28512.70499kN=2851.2t>20002t,经计算上下受力均满足施工要求。2、刚度验算轴心受力构件的刚度用长细比来衡量，长细比是构件的计算长度与截面回转半径的比值，即人=Lci。构件的计算长度LC=L*,其中L为构件的实际长度，U为与支撑有关的长度系数，（见长度细数表）横支撑200*200的H型钢=L*i=1500*0.5/101=7.43<o=15O（o为构件允许长细比），故满足要求。斜支撑609钢管1=L*i=6000*0.5/209.733=14.30<入0=150（o为构件允许长细比），故满足要求。3、稳定性验算Nr1钢支撑的轴心受压稳定性计算公式：=4A其中，。为轴心受压构件的稳定性系数，根据构件的截面分类及最大长细比查附表得到，A为构件的截而面积，/是钢支撑的抗压强度设计值。横支撑200*200的H型钢（长L5m）>值为0.996,斜支撑力609钢管（长8.00m）*值为0.985以横支撑200*200的H型钢（长1.5m）为例计算：N=2828.43kN0.99621950mm=129.38MPa<f=215MPa,满足要求A以斜支撑6609钢管（长8.00m）为例计算：=2828.43kN0.98529792.32mm=9638MPa<f=215MPa,满足要求A经验算，XX站xx路区间反力架的承载力、稳定性和安全性等均在设计承受范围之内，故此反力架符合设计要求，该后盾支撑体系能够满足盾构出洞要求。二、始发托架验算XX站下行线始发盾构基座长9.2m,宽4.25m,始发托架为预制钢结构。盾构基座结构形式横断面图1、垂直荷载盾构基座主要荷载为盾构主机自重以及负环管片重量。盾构主机各部件重量如下表所示：名称重量（吨）尺寸（mm）备注直径mm长mm宽mm高mm刀盘60628078562806280前盾906250210062506250含主驱动中盾956240368062406240含推进油缸，人闸，支架盾尾356230368062306230拼装机26450049003900管片安装机梁574025002150螺旋机201300017401740桥架201260049003682设备桥和吊机轨道盾构主机自重为346t;负环管片以6个整环计算，约120t。2、纵向水平荷载纵向水平荷载主要为盾构外壳与基座钢轨间的滑动摩擦力:f=(3460+1200)/(2*C0S30o)*0.25*2=1345KN3、始发托架受力计算根据钢结构设计手册及钢结构设计规范GB50017-2003计算。D盾构基座强度验算纵梁材料性质纵梁采用双拼25b#槽钢。纵梁沿X轴惯性矩方向均布荷载：q=4660(2*cos30o)10=269KNm双拼25b#槽钢截面惯性矩计算根据钢结构设计手册钢结构设计计算图表：Iy=32720000mm,Wy=408900mm3A=3991*2=7982mm225b槽钢抗压、抗弯强度设计值为f=205Nmm2抗剪强度设计值为fv=120Nmm另外，Q235钢材：弹性模量E=206KN/mn?；剪切模量G=79KNmm22)受力计算采用结构力学求解器进行纵梁受力计算，建模如下图所示：77777777777纵梁受力计算模型求解得纵梁弯矩、剪力如下图所示:由图可得，最大弯矩MnIaX=20.69KNm,最大剪力QnIaX=I20.84KN。3）按压弯构件进行强度验算NmaX=542.5KNNM542500206900_=AW79824089004)抗剪强度计算118.6N/wn2<2057V三2,满足要求。Smax=0.5×250×80280-9)2+2×0.5×12×(712-0)=230367mmjQS120840*230367=35.4N/mm2<120N/mnvIt32720000*24经验算，XX站下行线盾构始发受力满足要求要求。为确保基座强度及出洞过程中稳定性，我部将采用200型钢将基座和车站结构进行焊接加固。
