隧道简易衬砌台车计算书.doc

××隧道横洞衬砌台车计算书 一、计算说明 本衬砌台车采用商业有限元软件Midas Civil2006进行力学计算。计算时根据结构尺寸和使用材料截面建立空间模型，对于模板面板采用板单元模拟，其他杆件采用梁单元模拟，梁柱之间刚性连接，计算时认为门架柱脚为固定支座，能够提供各个方向的约束。 对于衬砌上时浇筑砼荷载认为是流体荷载，采用Midas软件提供的“流体压力”荷载加载，计算顶模时认为拱顶压力P0=0，拱脚压力P1=γh，γ为砼容重，取25kN/m3，h为拱高，h=2.6m，期间线性变化。计算侧模时认为侧模顶压力P2=0，侧模底压力P3=γH，γ为砼容重，取25kN/m3，H为侧模高，H=3.4m，期间线性变化。由于把砼完全按流体计算，此荷载较实际大得多，故振动冲击荷载不同时考虑。 台车各杆件构造如下图所示 计算模型如下图所示 二、计算结果 模板面板 面板正应力如下图所示 面板正应力166MPa[σ]=215MPa,满足抗弯强度要求。 面板剪应力如下图所示 面板剪应力84MPa[σ]=125MPa,满足抗剪强度要求。 面板位移如下图所示 面板位移3.5mm，面板位移偏大，建议增加横向加劲肋。 （2）面板加劲肋 正应力如下图所示 正应力133.8MPa[σ]=215MPa,满足抗弯强度要求。 加劲肋剪应力61.7MPa[σ]=125MPa,满足抗剪强度要求。 加劲肋变形图如下图所示 加劲肋变形3.1mm，加劲肋变形较大，建议增加横向加劲肋。 上立柱 上立柱正应力如下图所示 正应力43MPa[σ]=215MPa,满足抗弯强度要求。 轴力如下图所示 较长杆受拉，拉力24.7kN，较短杆受压，压力为24.7kN，杆件长1.3m，截面为I18工字钢。 ix=7.37cm，iy=2cm A=30.7cm2 λx= λy= 根据λy查b类截面稳定系数表得到稳定系数φ=0.78 满足压杆稳定要求。 顶模弧形拱 正应力如下图所示 最大正应力94.1MPa[σ]=215MPa,满足抗弯强度要求。 剪应力图如下图所示 最大剪应力43.2MPa[τ]=215MPa,满足抗剪强度要求。 挠度1.3mm较小，较小，满足要求。 门架 门架正应力如下图所示 最大正应力124.7MPa[σ]=215MPa,满足抗弯强度要求。 剪应力如下所示 最大剪应力41.5MPa[τ]=215MPa,满足抗剪强度要求。 纵向挠度1.1mm，较小，满足要求。 水平挠度2.1mm，水平挠度较大，建议增加斜撑。 （6）下横撑 应力图如下 最大正应力119.7MPa[σ]=215MPa,满足抗弯强度要求。 最大剪应力15.5MPa[τ]=215MPa,满足抗剪强度要求。 （6）门架侧向横纵梁 正应力如下 最大正应力166.1MPa[σ]=215MPa,满足抗弯强度要求。 剪力图如下图所示 最大剪应力39MPa[τ]=125MPa,满足抗剪强度要求。 位移如下图 挠度2.6mm，挠度较大，建议增加牛腿和斜撑。 三、结论与建议 综上计算结果可知：台车能够满足受力要求，但局部变形较大。 建议：计算的前提是门架柱脚能够提供水平约束，防止侧模水平位移，故应采取办法固定门架立柱柱脚，采用在每个门架柱脚位置植3根50cm长φ25mm螺纹钢，埋入长度30cm；模板只有纵向加劲肋，无横向加劲肋，建议增加横向加劲肋（50×5mm扁铁、间距50cm），以减小面板变形。门架侧向横纵梁水平位移较大，建议再加2道I18斜撑同时门架柱设牛腿，以减小水平位移。加强处理详见CAD图纸。 四、加强处理部位计算 （1）预埋筋计算 预埋钢筋主要用来抵抗水平力，即抗剪。剪力为计算模型固定支座水平反力，如下图所示 总水平反力52.4+38.4+92.9+95.7+43.2+62.2=394.8kN 预埋φ25钢筋，A=491mm2 单根钢筋抗剪承载力为v=f·=125×491=61.4kN 需要的钢筋根数n n= 每侧共预埋9根，每个柱脚位置3根。钢筋长50cm，锚固长度30cm。最大水平剪力43.4kN。 单根I18工字钢抗剪承载力，简化计算为 V=fA=125×30.7×100=383.7kN43.4kN,故满足抗剪承载力要求。 中交××局云桂铁路云南段项目经理部 13 路桥施工计算网