始發(fā)托架計算書-附件

1、始發(fā)托架計算書 一、設(shè)計、計算總說明 算采用中國建筑科學研究院開發(fā)的 PKPM200 則彼構(gòu) STS 模塊為計算工具。 二、計算原則 1、以偏向于安全性的原則。所有計算必須滿足實際結(jié)構(gòu)受力的情況，必須滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求。 2、在滿足第 1 項的前提下以更符合經(jīng)濟性指標為修改結(jié)構(gòu)形式、截面參數(shù)等的依據(jù)。 3、參照其他施工單位成熟的設(shè)計經(jīng)驗為指導，借鑒其成熟的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式，以修改和復核計算為方向進行反力架結(jié)構(gòu)設(shè)計。 4、但凡構(gòu)件連接處除采用螺栓連接外，需要視情況進行必要的角焊縫加固，特殊情況下，可增設(shè)支托抗剪、焊鋼板抗彎，以保證連接處強度不低于母體強度。 三、結(jié)構(gòu)計算 3.1 始發(fā)托架的

2、結(jié)構(gòu)布置形式 始發(fā)托架有若干棉桁架組成，通過軌道梁把桁架連系在一起。形成整體受力結(jié)構(gòu)。盾體之間作用在軌道梁上，由軌道梁傳遞荷載到桁架上，再由桁架傳遞到始發(fā)井底地基。軌道梁和桁架采用螺栓、焊接形式連接，鋼板型號為Q235如下圖所示： 第i頁共ii頁 始發(fā)托架平面示意 始發(fā)托架立面示意 3.2 力學模型 如上圖所示，始發(fā)托架為桁架體系結(jié)構(gòu)。盾體引起的荷載直接作用在軌道 梁上，通過桁架傳遞到井底基礎(chǔ)。故軌道梁是計算分析的重點，而桁架只是起到把荷載均勻傳遞到基礎(chǔ)。軌道梁實際是一等跨連續(xù)梁（如下圖所示）。q（x）為盾體的重量，沿長度方向，盾體自重不一樣，故q（x）為x的應(yīng)變量。 q（x） I川niinn

3、niuiiiiiiiunii 始發(fā)托架立面示意 3.3 軌道梁受力分析: p如右圖所示，由于軌道梁布置形式的特殊性， 目為了便于計算，把荷載P分解成y軸方向和z軸 RJ方向兩個力矢量py,PZ。P即為上述q線荷載在 /剖切面上的點荷載。 R/jPV /AY |書 j（一 ,I始發(fā)托架軌道梁受力分解圖 其中：Py=sin-P;PZ=cos,P;1-;-/0 荷載組合效應(yīng)分析 考慮到盾構(gòu)機始發(fā)、過站時，托架都要作為承重結(jié)構(gòu)使用，故應(yīng)分別計算始發(fā)、過站時盾體對托架的荷載效應(yīng)。 始發(fā)姿態(tài)，盾體全部作用在始發(fā)托架上。如下圖所示 刀盤前盾中盾尾盾 過站1姿態(tài)，前盾、刀盤作用在托架上，其余盾體在隧道內(nèi) 前盾

4、 刀盤 過站2姿態(tài)，中盾、前盾和刀盤作用在托架上，尾盾在隧道內(nèi) 中盾 前盾 刀盤 荷載取值 根據(jù)盾構(gòu)機自重和機身部位長度，可以得到詳細的各部位的對托架的荷載作用值Q(x)。 Q(x)=H*9.8kN/t*/L,可得下表詳細資料。 部位 長度L(m) 重量H(t) Qx)(kN.m) 刀盤 0.85 57 657 前盾 1.7 92 530 中盾 2.58 101 384 尾盾 3.3 26 77 則根據(jù)坐標變換有: qy Q1*. =*sin2 ： 657一女o =*sin65 2 =298kN.m； qz QI* =*cos 2 657*人 =*cos65 2 o=140kN.m； q2y

5、Q2 =*sin2 530 一*sin65 2 o=240kN.m； q2z Q2*=*cos 2 530 =*cos65 2 o=111kN.m； q3y Q3*c *sin 中 384一女o 一*sin65 2 =174kN.m； q3z Q3* =*cos 384 *cos65 2 o=81kN.m； q4y Q4*. 二一*sin2 77一麗o =*sin65 2 =35kN.m； q4z Q4* =-*cos2 77o =-*cos65 2 =16kN.m； 力學計算 根據(jù)以上分析和計算，我可以在PKPW建立軌道橫梁在3種姿態(tài)下的受力 第5頁共11頁 模型。并以此得出內(nèi)力圖。 745

6、- 28.5-1.5723.5- 01.3429.2 330 -12.1 12 13.4 73 01 -16.6-227.9-3.6 產(chǎn)922P9 k381了喳，9.8魂1, 651 469- 7 0 110.3- -173.3 00. -67.7-48.1 始發(fā)姿態(tài)Ytt萬向彎矩包絡(luò)圖 4 35 34 10.8-15 1.5 -2.1 -0.9oo32.0-0舉0.8 2215一4 000 04 (kNm) 896- 4780 6.4 2or-. ??？6 6 6 8 2 5955 T-0 -4“0.6-0 3 y33d1 過站1姿態(tài)墻由萬向彎矩包絡(luò)圖 0.5 0-0.30.30 0一0j0.

7、0 伯施2J20668-( 3 1 (kNm) (kN) 0.4 -30.1 府一 Q9 5 9 47.3 8 2 2.516.0 7 1 2.53.3 7 1 2.52.5 8 1 2.42.7 2.6 9 98 8 -41.5-47.3 41.55 0.02.5-2.5 -16.0 -2.5 -3.3-2.5 -14._7JJ_7_LLI_ 777/ 25-2.4 -2.7-2.6 VZ7 (kN) 2.3 -2.3 73 52 109-q.5 0 3 - 38.7/ 5!-106.107770.1 7 4 - 1.635.5 第 15 50 5-79.3-0.750.4 (kN-m) 7

8、.6 -7.62 8 2. 1 3R- 3 9 2 2 3 O3 8 5 5 84.1 -2.9-55.8-3 1JL，I19/4飛41FT -2.9 7 始發(fā)姿態(tài)落由方向剪力包絡(luò)圖 (kN) 13.3 0.3 5.6 -5.6 7.1 A54-0.15 9 4-22 0 0.3 9 0 -1. 0.3 777/ 14.0 51X0- al/-0.7； 0015.700 L02 a0-0.30 -0.3 -0.2 -0.3 0.3 -0.3 0.2 -22.2 -19.422.2 /了:) 919.4 9 0 -60 3 1 -219.1 150.1 122.4 2.029.6045( 01

9、-31.2- 0.100.30 0.10 -0.2。0012010 -0.5 0.3 過站1姿態(tài)za方向彎矩包絡(luò)圖 (kNm) 1.27.5 1.21.6 1.21.2 1.11.41.31.o 10.01.2-1. -7.5 -1.6-1.27 “TT77 過站1姿態(tài)容由線剪力包絡(luò)圖 -1.2-1.1 -1.4 7X77 -1.0 (kN) 07:O9Q41 - 276- 2Q 60 60 6O- 6O- 9.53 1.0-4.1 -0.8-1.10 亨察”82 -25.7- 30.4-1. -16.8 0.9n0-0.2 300 0.9-d 過站2姿態(tài)再由線萬向彎矩包絡(luò)圖 (kNm) -1

10、.2 0.6 過站2姿態(tài)容由線萬向男力包絡(luò)圖 四、截面承載能力復核 截面參數(shù)計算 由于始發(fā)托架的軌道梁布置形式比較特殊，不利于計算，可通過轉(zhuǎn)換變成 利于計算的形式（見下圖），為考慮偏于安全的原則，我們不計算左側(cè)的工字型138.8 -208.2 5 9 -4.4 4980.2-4.2 208.2 4.4 -4.%16.0-4.295.3 429 47.3 90 22 4.2-16.04.2-5.3 4.2 57.1 0 -102.0 L469.9 -49.2 3 3 2 2 -23. 過站2姿態(tài)Ytt方向剪力包絡(luò)圖 (kN) 5 50 04 40 0 9 99 90 0 6 60 0- -4 4

11、 1 12 2, ,9 94 4 6 60 02 2- -. . . . 5 50 0 9 95 51 1L L 5 55 5 2 23 34 4; ; 3 33 32 2P 4 43 37 7- -. . . - - O O 4 4O O 2o74 40 07 7- - 0.9-1440在如3046后：4刎00-。200.20013? 0012310000-0.400 -12.10-015.6 過站2姿態(tài)港由線萬向彎矩包絡(luò)圖 )O(kNm) 6 67 70 01 1 8 8 3 3 2 8 8 7 78 8 - -7 7 1 2 2 - -2 2 H 6 6 3 8 8 4 4/ /J J

12、6 6/ / 2 2 oo2323 2 2 2 6 66 60 01 1- - 72 9 92 2 J 91- 5 5 7 7 5 5 7 7 z1 72/12/17 7 一1 16 61 1 截面，而是把這個通長布置的梁作為抗扭轉(zhuǎn)、抗剪切安全儲備。 轉(zhuǎn)化后截面形狀參數(shù)見下圖; 截面參數(shù)計算： _一.一一.一2 A=50*43=2150mm； A2=30*250=7500mm2; A3=434*40=17360mm2; 凡-300*30-9000mm2; 、A*Y Yc-T z_2150*515.57500*47917360*2479000*15 21507500173609000 =252m

13、m; Iz=-*50*43 12 32150*263.52 112 250*3037500*2272 ,1Q +*40*4343 112 17360*2122 1 *300*30 12 39000*2372 =2095552804mm4 1*30*30012 3131 一*434*40*30*250 1212 WT Iz 2095552804mm4 ho-yc(537-252)mm =7352816.8mm3; WzB Iz2095552804mm4 Yc 252mm -8315685.7mm; WY IY109325083.4 B/2 150 =728833.9mm3; 查內(nèi)力包絡(luò)圖，求最大

14、內(nèi)力值 各狀態(tài)下內(nèi)力極值 始發(fā)態(tài)： M+ymax=364.5kN.m;M+zmax=169.6kN.m; Mymax=135.9kN.m;M-zmax=63.4kN.m; Vymax=387.4kN;Vzmax=181.1kN; 過站1姿態(tài)： M+ymax=48.6kN.m;M+zmax=20.6kN.m; M-ymax=33.8kN.m；M-zmax=15.7kN.m; Vymax=363.9kN;Vzmax=169.2kN; 過站2姿態(tài)： M+ymax=356.1kN.m;M+zmax=165.6kN.m; M-ymax=105.5kN.m；M-zmax=49.2kN.m; Vymax=3

15、58.5kN;Vzmax=166.6kN; 各狀態(tài)下內(nèi)力最大截面應(yīng)力極值始發(fā)姿態(tài)下內(nèi)力極值 過站1姿態(tài)下內(nèi)力極 +AA MymaxMzmax48.6*10620.6*106 Ba=22.7MPa *WB*W1.5*8315685.71.5*728833.9 十 ymax Mymax.Mzmax *WB*Wy 364.5*106169.6*106 1.5*8315685.71.5*728833.9 -184.3MPa ymax MymaxMzmax *WT*Wy 135.9*10663.4*106 1.5*7352816.81.5*728833.9 =70.3MPa max Vymax As Vzmax=387.4*103181.1*103 A-1736036010 =27.4MPa + ymax My-axMzmax33.8*10615.7*106 T *泣*叫 1.5*7352816.81.5*520500.6 過站2姿態(tài)下內(nèi)力極值 MymaxMzmax356.1*106165.6*106 Jzmax ymax-*WB*Wy-1.5*8315685.71.5*728833.9 _二M/axMzax=105.5*10649.2*106 ymax-*WT*Wy-1.5*7352816.81.5*728833.9 VymaxVzmax=358.9*103166.6