1、第 一 节 工 程 概 况 及 台 车 简 介1 .1 工 程 概 况东 莞 轨 道 交 通 2 #竖 井 区 间 暗 挖 隧 道 左 线 起 止 里 程 为ZDK2 6 +6 1 5 .3 7 4 ZDK2 7 +4 6 3 .4 0 4 , 右 线 起 止 里 程 为YDK2 6 +6 1 5 .5 YDK2 7 +4 6 3 .4 0 4 ， 区 间 隧 道 单 洞 长 度 共 计 1 6 9 6 m， 其 中ZDK2 6 +6 1 5 .3 7 4 ZDK2 6 +7 0 9 .0 7 5 、 ZDK2 6 +9 0 5 .8 ZDK2 7 +1 4 3 .7 8 、YDK2 6 +9
2、 0 6 .7 4 5 YDK2 7 +1 4 4 .6 5 1 、 YDK2 6 +6 1 6 .6 YDK2 6 +7 1 0 .2 1 2 等 四 段 位于 缓 和 曲 线 或 圆 曲 线 上 ， 区 间 最 小 曲 线 半 径 1 8 0 0 m。1 .2 台 车 概 况1 、 台 车 长 度 的 确 定根 据 计 算 得 最 小 半 径 （ 1 8 0 0 m） 圆 曲 线 与 1 0 .5 m直 线 弧 弦 距 （ 矢距 ） H=8 mm， 考 虑 到 台 车 净 空 尺 寸 放 大 5 cm， 现 场 采 用 1 0 .5 m长 二 衬 台车 能 够 满 足 设 计 及 施 工
3、要 求 。2 、 台 车 概 况根 据 隧 道 设 计 衬 砌 断 面 和 施 工 具 体 要 求 ， 以 及 根 据 我 部 砼 的 施 工 方法 ， 制 定 台 车 具 体 方 案 如 图 1 、 2 。 台 车 采 用 电 机 驱 动 整 体 有 轨 行 走 ， 模板 采 用 全 液 压 操 作 ， 利 用 液 压 缸 支 （ 收 ） 模 板 ， 机 械 丝 杆 机 械 固 定 。台 车 基 本 技 术 参 数模 板 最 大 长 度 L 10500mm门 架 内 净 空 高 度 2880mm台 车 轨 距 B=2600mm行 走 速 度 6-8m/min爬 坡 能 力 3电 源 3/1=
4、380V/220V总 功 率 20.5Kw行 走 电 机 5.5KW*2=11KW 油 泵 电 机 5.5KW液 压 系 统 压 力 Pmax=16MPa油 缸 技 术 参 数 ：顶 升 油 缸 D180*d100*S300边 模 油 缸 D90*d50*S300平 移 油 缸 D100*d55*S200图 1 二 衬 台 车 结 构 尺 寸 示 意 图图 2 二 衬 台 车 侧 视 图第 二 节 台 车 主 要 结 构台 车 由 行 走 系 统 、 门 架 系 统 、 钢 模 板 、 加 固 系 统 、 液 压 系 统 、 电 气 控制 系 统 、 加 固 系 统 等 部 分 组 成 。2
5、.1 行 走 系 统行 走 系 统 采 用 2 台 7 .5 KW电 机 驱 动 ， 配 3 2 3 1 6 轴 承 ， 2 0 A链 条 驱 动 钢轮 行 走 ， 共 2 套 驱 动 装 置 ， 分 别 安 装 于 台 车 门 架 立 柱 （ 下 纵 梁 ） 下 端 ，左 右 侧 各 一 台 ， 电 机 配 减 速 齿 轮 箱 ， 沿 布 好 的 轨 道 行 走 。2 .2 门 架 系 统台 车 门 架 设 计 共 5 榀 ， 由 双 层 门 架 横 梁 ， 上 下 纵 梁 ， 门 架 立 柱 ， 门架 立 柱 连 接 梁 ， 剪 力 架 等 部 件 组 成 。 架 体 面 板 厚 1 4
6、cm。 腹 板 厚 1 2 mm，能 够 保 证 足 够 强 度 。 台 车 下 不 考 虑 行 车 ， 尽 量 减 小 门 架 横 梁 跨 度 ， 以 减少 门 架 横 梁 的 受 力 ， 门 架 的 各 个 部 件 通 过 螺 栓 连 为 一 体 ， 门 架 支 撑 于 行走 轮 架 上 ， 下 纵 梁 安 装 基 础 顶 撑 ， 衬 砌 施 工 时 ， 混 凝 土 载 荷 通 过 模 板 传递 到 门 架 上 ， 在 传 递 到 下 纵 梁 ， 并 分 别 通 过 行 走 轮 和 基 础 顶 撑 传 至 轨 道及 地 面 ， 在 行 走 状 态 下 ， 基 础 顶 撑 应 缩 回 ， 门
7、 架 上 部 前 段 装 有 操 作 平台 ， 放 置 液 压 及 电 气 装 置 。2 .3 整 体 钢 模 面 板单 块 模 板 宽 度 为 1 .5 m， 为 保 证 模 板 有 足 够 的 强 度 ， 面 板 采 用1 0 mm， 同 时 采 用 7 5 mm角 钢 加 强 ， 间 距 2 5 0 mm， 并 在 每 件 模 板 里 增 加加 强 弧 立 板 来 保 证 强 度 和 曲 度 ， 以 保 证 衬 砌 轮 廓 符 合 设 计 要 求 及 衬 砌 美观 。 在 制 作 过 程 中 为 保 证 模 板 外 表 质 量 和 外 形 尺 寸 精 度 等 ， 采 用 合 理 的加 工
8、 ， 焊 接 工 艺 ， 设 计 并 加 工 专 用 拼 装 焊 接 胎 膜 ， 有 效 保 证 整 体 外 形 尺寸 的 准 确 度 ， 尽 量 减 少 焊 接 变 形 以 及 外 表 面 凹 凸 等 缺 陷 ， 采 用 过 盈 配 合的 稳 定 销 ， 将 相 邻 模 板 的 连 接 板 固 定 为 一 体 ， 有 效 控 制 相 邻 模 板 的 错 台问 题 ， 最 终 保 证 混 凝 土 的 衬 砌 质 量 。2 .4 液 压 系 统由 电 动 机 、 液 压 泵 、 手 动 换 向 阀 ， 垂 直 及 侧 向 液 压 缸 、 液 压 锁 、 液压 油 箱 及 液 压 管 路 组 成
9、。2 .5 电 气 系 统主 要 由 液 压 电 机 、 行 走 电 机 、 振 动 器 、 照 明 等 组 成 。2 .6 加 固 系 统台 车 定 位 好 之 后 ， 需 对 台 车 进 行 加 固 ， 主 要 包 括 纵 梁 横 撑 加 固 、 面板 丝 杆 支 撑 以 及 基 础 支 撑 。第 三 节 台 车 安 装3 .1 安 装 地 点 选 择考 虑 到 目 前 施 工 进 度 ， 结 合 现 场 实 际 情 况 ， 选 择 左 线 ZDK2 7 +1 0 0 -1 2 0段 ， 右 线 YDK2 7 +9 0 -7 0 0 段 做 为 台 车 拼 装 地 段 。 采 用 洞 内
10、安 装 方 式 进 行 拼装 。3 .2 平 整 场 地 ， 铺 设 轨 道拼 装 台 车 地 段 所 有 杂 物 清 走 ， 风 水 管 改 线 ， 场 地 尽 量 平 坦 ， 以 便 安装 作 业 。 洞 顶 根 据 需 要 打 设 固 定 锚 杆 ， 以 方 便 吊 装 作 业 。 按 台 车 轨 距要 求 ， 铺 设 轨 道 ， 轨 道 要 求 平 直 ， 无 明 显 三 角 坑 ， 接 头 无 错 台 ， 前 后 、左 右 高 差 5 mm， 中 心 线 尽 量 与 隧 道 中 心 线 重 合 ， 其 误 差 1 5 mm， 轨道 枕 木 间 距 按 3 0 cm控 制 ， 并 用
11、道 钉 固 牢 ， 钢 轨 采 用 4 3 kg/m重 轨 。3 .3 安 装 行 走 轮 架 总 成利 用 起 吊 装 置 （ 手 拉 葫 芦 、 挖 机 配 合 ） 将 主 动 轮 架 和 从 动 轮 架 ， 分别 放 在 已 铺 好 的 轨 道 上 ， 并 做 临 时 支 撑 ， 按 着 底 纵 梁 中 心 线 ， 调 整 前 后轮 架 的 距 离 ， 并 用 对 角 线 相 等 的 原 理 ， 调 整 轮 架 的 正 确 方 位 ， 并 垫 平 固定 。3 .4 安 装 底 纵 梁将 底 纵 梁 吊 至 已 摆 好 的 轮 架 之 上 ， 并 用 螺 栓 ， 加 设 临 时 支 撑 ，
12、 校 核对 角 线 有 无 变 化 ， 如 果 在 正 确 值 内 ， 可 安 装 门 形 架 。3 .5 安 装 门 架在 现 场 先 在 地 面 组 装 门 形 架 单 片 总 成 。 然 后 一 片 一 片 的 吊 装 于 底 纵梁 相 对 位 置 ， 用 螺 栓 临 时 固 定 。3 .6 安 装 锁 梁 、 剪 刀 撑为 了 尽 快 成 为 一 个 有 机 整 体 ， 安 装 完 门 形 架 紧 接 着 安 装 锁 梁 和 各 空间 所 设 的 剪 刀 撑 。 利 用 垂 球 或 眼 观 的 方 式 进 行 调 整 、 找 正 。 并 及 时 紧 固各 部 螺 栓 ， 使 其 形 成
13、 一 个 完 整 的 骨 架 。3 .7 安 装 台 梁先 安 装 顶 升 油 缸 等 各 部 件 ， 再 将 台 梁 采 用 手 拉 葫 芦 调 至 拱 顶 ， 然 后 采用 来 回 移 动 台 车 的 方 式 把 台 梁 吊 装 于 顶 升 油 缸 之 上 ， 调 整 好 中 心 距 和 对角 线 以 后 ， 加 设 临 时 支 撑 ， 用 螺 栓 紧 固 。3 .8 安 装 吊 梁 立 柱 、 顶 模 板在 安 装 顶 模 时 应 从 中 间 开 始 ， 向 两 端 延 伸 ， 这 样 可 减 少 累 计 误 差 ，安 装 好 中 间 第 一 块 顶 模 ， 经 检 查 弦 长 和 弦
14、高 符 合 设 计 标 准 后 ， 再 安 装 其它 顶 模 ， 直 至 完 成 顶 模 安 装 任 务 ， 安 装 方 法 同 台 梁 。 为 了 台 车 的 稳 定性 ， 此 时 将 台 车 上 的 各 种 斜 撑 和 剪 刀 撑 全 部 校 核 扭 紧 。3 .9 安 装 边 模顶 模 经 检 查 无 误 后 可 以 安 装 边 模 ， 安 装 边 模 时 要 对 称 安 装 ， 以 防 侧倾 ， 在 安 装 前 应 把 边 模 先 运 进 洞 ， 按 顺 序 把 模 板 靠 在 边 墙 基 础 上 ， 移 动台 车 ， 采 用 电 动 葫 芦 一 块 块 吊 装 。边 模 安 装 经
15、调 整 ， 表 面 光 滑 、 平 整 、 接 缝 处 无 错 台 、 几 何 尺 寸 符 合设 计 要 求 ， 即 可 安 装 通 梁 和 支 撑 系 统 。3 .1 0 安 装 液 压 及 电 器 系 统 。行 走 电 器 要 先 于 安 装 ， 以 便 台 车 的 前 后 移 动 。 液 压 系 统 按 台 车 设 计要 求 安 装 。3 .1 1 安 装 附 件 及 验 收台 车 大 件 安 装 完 毕 后 即 进 行 栏 杆 、 踏 梯 和 工 作 平 台 、 振 动 器 等 附 加的 安 装 ， 完 毕 后 检 查 所 有 紧 固 螺 栓 ， 进 行 空 载 试 车 ， 检 查 电
16、 器 液 压 系 统工 作 是 否 正 常 、 各 种 动 作 是 否 灵 活 准 确 到 位 ， 如 一 切 正 常 ， 再 次 检 查 台车 断 面 尺 寸 ， 自 检 合 格 后 ， 报 监 理 验 收 。第 四 节 力 学 计 算4 .1 计 算 依 据本 隧 道 台 车 长 度 为 1 0 .5 m， 模 板 面 板 厚 度 为 1 0 mm， 门 架 面 板1 6 mm， 门 架 腹 板 厚 1 2 mm， 根 据 机 械 设 计 手 册 第 一 卷 、 弹 性 和塑 性 力 学 中 有 限 单 元 法 、 材 料 力 学 与 结 构 力 学 ， 对 本 台 车 进行 结 构 检
17、算 ， 验 证 台 车 的 力 学 性 能 能 否 满 足 要 求 。4 .2 计 算 参 数砼 的 重 力 密 度 为 ： 2 4 KN/m， 砼 浇 筑 速 度 ： 2 m/h， 砼 入 模 时 的 温 度取 2 0 ， 掺 外 加 剂 。 钢 材 取 Q2 3 5 钢 ， 重 力 密 度 ： 7 8 .5 KN/m， 弹 性 模 量为 2 0 6 GPa， 容 许 抗 压 应 力 为 1 3 0 MPa， 容 许 弯 曲 应 力 取 3 8 1 MPa（ 1 .2 5 的提 高 系 数 ） 。 4 .3 载 荷 计 算 及 力 学 模 型 的 建 立1 、 振 动 器 产 生 的 荷 载
18、 ： 4 .0 KN/ 或 倾 倒 混 凝 土 产 生 的 冲 击 荷 载 ：4 .0 KN/ ， 二 者 不 同 时 计 算2 、 对 侧 模 产 生 的 压 力砼 对 侧 模 产 生 的 压 力 主 要 为 侧 压 力 ， 侧 压 力 计 算 公 式 为 ：P=k h当 V/T 0 .0 3 5 时 ， h=0 .2 2 +2 4 .9 V/T当 V/T 0 .0 3 5 时 ， h=1 .5 3 +3 .8 V/T式 中 ： P-新 浇 筑 混 凝 土 对 模 板 产 生 的 最 大 侧 压 力 （ KPa）h-有 效 压 头 高 度 （ m）V-混 凝 土 浇 筑 速 度 （ m/h）
19、T-混 凝 土 入 模 时 的 温 度 （ ） -混 凝 土 的 容 重 （ KN/m）k-外 加 剂 影 响 修 正 系 数 ， 不 掺 外 加 剂 时 取 k=1 .0 ， 掺 缓 凝 剂 作 用 的 外加 剂 时 k=1 .2 。根 据 前 述 已 知 条 件 ：因 为 ： V/T=2 /2 0 =0 .1 0 .0 3 5所 以 ： h=1 .5 3 +3 .8 V/T=1 .5 3 +3 .8 X0 .1 =1 .9 1 m最 大 侧 压 力 为 ： P=k h=1 .2 X2 4 X1 .9 =5 5 KN/所 以 侧 模 受 到 的 压 力 P=5 5 +4 =5 9 KN/ 。
20、3 、 砼 对 顶 模 产 生 的 压 力砼 对 顶 模 产 生 的 压 力 由 砼 的 重 力 和 灌 注 砼 的 侧 压 力 组 成 ：重 力 P1 = g=2 4 KN/mX0 .3 5 m=8 .4 KN/ ， 其 中 g为 浇 筑 砼 的 厚 度由 于 圆 弧 坡 度 变 小 ， 取 灌 注 为 1 m/h。因 为 ： V/T=1 /2 0 =0 .0 5 0 .0 3 5所 以 h=1 .5 3 +3 .8 V/T=1 .5 3 +3 .8 X0 .0 5 =1 .7 2 m侧 压 力 为 ： P2 =k h=1 .2 X2 4 X1 .7 2 =4 9 .5 KN/ ，所 以 顶
21、 模 受 到 的 压 力 P=P1 +P2 =8 .4 +4 9 .5 +4 =6 2 KN/ 。4 、 力 学 模 型 建 立台 车 模 板 由 宽 1 .5 m、 厚 1 0 mm的 整 块 钢 板 冷 弯 拼 接 而 成 ， 根 据 以 上计 算 ， 砼 对 顶 模 产 生 的 压 力 最 大 ， 取 台 车 最 顶 部 2 *1 .5 m部 分 ， 建 立 力 学计 算 模 型 如 下 图 。4 .4 模 板 的 弯 曲 应 力由 于 模 板 的 表 面 每 隔 250mm有 一 根 背 筋 （ 加 强 角 钢 L75 6） ， 因 此 我们 可 以 把 它 简 化 成 间 隔 250
22、mm的 梁 单 元 来 考 虑 。 将 宽 度 为 250mm的 模 版 所受 到 的 荷 载 折 算 成 梁 上 均 布 荷 载 ， 其 翼 缘 板 的 宽 度 取 它 与 之 相 邻 筋 板 间距 的 30 （ 参 考 弹 性 和 塑 性 力 学 中 有 限 单 元 法 中 97页 ） ， 即250 0.3=75mm， 偏 于 安 全 。根 据 上 述 模 板 所 受 的 面 载 荷 为 6.2t/ ， 那 么 在 250mm宽 ， 1500mm长的 面 积 上 所 受 到 的 载 荷 为 6.2 0.25 1.5=2.325t， 将 此 载 荷 作 用 在 1.5米 长 梁 上 ， 则
23、其 均 布 荷 载 q为 2.325/1.5=1.55t/m。将 整 个 模 板 等 效 成 梁 单 元 的 空 间 框 架 结 构 ， 利 用 有 限 原 理 理 论 ， 取一 根 梁 进 行 分 析 ， 简 化 后 梁 单 元 力 学 模 型 按 简 支 梁 处 理 ， 其 单 元 结 构 受力 简 图 如 图 所 示 ， 这 是 因 为 两 边 有 220mm高 的 拱 板 及 立 柱 支 撑 ， 梁 的 截面 如 图 所 示 。为 计 算 梁 的 弯 曲 应 力 ， 就 必 须 先 计 算 梁 横 断 面 的 截 面 的 形 心 ， 该 截面 是 由 L75 6mm的 角 钢 及 15
24、0 10mm的 矩 形 组 合 截 面 ， 根 据 图 示 坐 系 ，计 算 组 合 截 面 形 心 0的 XY坐 标 。根 据 材 料 力 学 组 合 截 形 心 公 式 计 算 形 心 X、 Y的 坐 标 ，X= AiXi/ Ai,Y= AiYi/ Ai,查 表 可 知 角 钢 75*6的 横 截 积 A=879.7mm2， 惯 性 矩 Ix=469500 mm2。将 各 值 代 入 ， 则 ：X=（ 150*10*75+879.7*95.7） /（ 1200+879.7） =94.6mmY=（ 150*10*75+879.7*20.7） /（ 1200+879.7） =62.85mm根
25、据 组 合 截 面 的 平 行 移 轴 公 式 计 算 组 合 截 面 的 惯 性 矩 Lx：Ix=150*83/12+10*150*24.66 +469500+879.7*33.64 =2378223.05mm4。抗 弯 截 面 模 数 W1=Ix/（ 85-62.85） =107369mm抗 弯 截 面 模 数 W2=Ix/62.85=37839.7 mm筒 支 梁 受 到 均 布 载 荷 作 用 下 的 最 大 弯 矩 位 于 跨 中 ， 其 值 为 ： Mmax=ql/8=1.55*10 *1.5 /8=3.5*10 N.m。梁 的 最 大 弯 曲 应 力 0=Mmax/W2=3.5*
26、10/3.784*10-5=92.5Mpa 381Mpa。 所 以 模 板 强 度 满 足 要 求 。4 .5 模 板 的 最 大 位 移梁 单 位 的 最 大 变 形 量 ， 及 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 10MPa：I-截 面 的 惯 性 矩 ，I=2.2 10-6 m4q 梁 受 到 的 均 布 荷 载 ， 1.55 104Nl-梁 的 长 度 L=1.5m。将 以 上 各 值 代 入 ：Fmax=2.4mm即 模 板 的 最 大 变 形 为
27、 2.4mm根 据 地 下 铁 道 工 程 施 工 及 验 收 规 范 GB50299-1999可 知 ， 砼 表 面平 整 度 要 求 5mm， 大 于 2.4mm。 即 模 板 的 刚 度 也 同 样 满 足 要 求 。4 .6 门 架 验 算门 架 刚 度 、 强 度 根 据 机 械 设 计 手 册 第 一 卷 与 结 构 力 学 中 相关 公 式 进 行 计 算 。a、 计 算 模 型 ：如 上 图 建 立 门 架 计 算 模 型 ， 图 中 所 示 门 架 中 A截 面 （ 正 中 间 ） 最 为 薄弱 。 故 只 校 核 A截 面 抗 弯 能 力 。b、 强 度 校 核=(30x8
28、53-16x81.83)/(6x85)=18953cm3M=561.3F=561.3x27195=15264553.5kgfcm故 ： =15264553.5/18953=805.4kgf/cm21300kgf/cm2 故 门 架 强 度 符 合 要 求 。4 .7 结 论台 车 所 受 的 混 凝 土 压 力 是 以 最 大 情 况 来 设 定 的 ， 通 过 以 上 的 受 力验 算 可 知 ， 模 板 厚 10mm， 背 筋 （ 加 强 角 钢 ， 为 75 6， 间 距 为 250mm的模 板 台 车 对 于 二 衬 厚 度 350mm的 混 凝 土 隧 道 来 说 ， 其 强 度 和 刚 度 均 是 足够 的 ， 各 个 部 件 均 能 够 满 足 受 力 要 求 ， 因 此 本 台 车 能 够 满 足 施 工 的 受 力要 求 。
