反力架与托架计算书

施管表B59报审表合同段：工程名称厦门市轨道交通2号线一期工程土建施工总承包1标段起点～海沧CBD站区间报审时间2017年2月10日施工单位中国铁建股份有限公司致：上海三维工程建设咨询有限公司厦门市轨道交通2号线一期工程土建施工监理1标段监理部事由：我方已完成起点～海沧CBD站区间盾构机始发/接收托架、反力架计算书编制工作，经自检合格，请予以审查。报审内容：1、起点～海沧CBD站区间盾构机始发/接收托架、反力架计算书。施工单位：（公章）项目经理或技术负责人签名：年月日审查意见：监理单位：（公章）总/专业监理工程师签名：年月日本表为施工单位向监理部报审的通用表。1、始发/接收托架计算书1.1始发/接收托架简介始发/接收托架主受力结构为纵梁、横梁、并与连接杆焊接成一个整体，形成整体受力结构，盾构作用在轨道梁上，通过轨道传力到底座上，最后传递到始发/接收托架井底地基，轨道梁和支架采用螺栓、焊接形式连接，其结构图如下所示：图1.1支承架主视图图1.2支承架平、侧面图1.2受力分析1、如上图所示，盾身重力荷载作用在轨道上，通过支架传递到底座基础，斜纵梁是受力主体，横梁把荷载传递到基础。2、受力验算盾构总重G=377t其中：盾构刀盘重量G1＝68t长度L1=1.645m，前盾总成重量G2＝110t，L2=2.927m，中盾重量G3＝110t，长度L3＝3.63m，盾尾重量G4＝35t，长度L4＝4.045m。由上面盾构节段位置的重量和长度，可知结构最不利位置在前盾总成，因此只需检算盾构前盾总成下方的支承架是否满足受力要求即可。3、取荷载分项系数取1.2，动载系数取1.25，则盾构前盾总成下方每根钢轨荷载为：P=1.2x1.25x1100/(2x2.927)=281.86kN/m。假设钢轨荷载均匀分布传递到支承架纵梁，则纵梁荷载q=281.86kN/m；取支架单元支架计算：纵梁受力检算：按简支梁计算；Mmax=ql2/8=281.86×0.892/8=27.91kN/mmaxmaxm[]181xMMpWmaxmax62791048.1579.810xMMpaW满足刚度要求底横梁检算：F＝P×cos62.5°=130.15t,平均分配到4根横梁上，则每根横梁拉力T1＝32.54tT=2T1＝65.08465080062.18pa181104.6710FMMpaA满足受力要求。4、支架横梁中连接螺栓计算：通过受力分析，支架横梁中连接螺栓为轴向受拉连接螺栓采用４个M27高强螺栓强度等级8.8级由表查得1个M24高强螺栓受拉设计承载力btN=164KnN≥F/btN=650800/164000=4满足设计要求1.3结论以上力学分析中所采用的受力模型有些采用简化计算，但计算结果都偏于安全，能够满足结构力学要求。本文分析盾构始发/接收托架的主要受力部件和容易破坏的部位，经过以上分析各个部件都能满足受力要求，因此盾构始发/接收托架能够满足施工的受力要求。2、反力架结构计算书2.1设计、计算总说明该反力架为厦门地铁盾构机始发用。反力架外作用荷载即盾构机始发的总推力乘以动荷载效应系数加所有不利因素产生的荷载总和，以1600t水平推力为设计值。对于螺栓连接、角焊缝连接处的设计，仅仅计算其最大设计弯矩和剪力值，而不作截面形式设计，可根据提供弯矩、剪力设计值来调整截面是否需要做加固处理。2.2计算、截面优化原则1、以偏向于安全性的原则。所有计算必须满足实际结构受力的情况，必须满足强度、刚度和稳定性的要求。2、在满足第1项的前提下以更符合经济性指标为修改结构形式、截面参数等的依据。3、参照其他施工单位成熟的设计经验为指导，借鉴其成熟的结构设计形式，以修改和复核计算为方向进行反力架结构设计。4、但凡构件连接处除采用螺栓连接外，需要视情况进行必要的角焊缝加固，特殊情况下，可增设支托抗剪、焊钢板抗弯，以保证连接处强度不低于母体强度。2.3结构计算2.3.1反力架布置形式由两根立柱和两根横梁以及水平支撑组成。立柱与横梁采用高强螺栓连接，为加强整体性一般按照以往其他单位的施工经验另需在连接处焊接，故所有节点都为固定连接。所有连接在设计时必须要求连接处强度不得低于母体强度。见图2.1所示：2.3.2力学模型反力架为一门式刚架。立柱计算高度为6500mm，上下各有两个横梁，计算跨度为5.85mm。结构见图2.3.根据连接形式，以及荷载传递路径可按如下计算模型设计，见图2.4所示。2.3.3荷载取值根据盾构公司提供盾构推进总荷载设计值为F=2000t，平均分配到钢圆环上。如右图2.2所示。钢圆环把荷载传递到反力架上的四个受力区域（即斜线区域）每个区域的Fi=F2=F3=F4=F/4=5000kN。图2.1图2.2反力架平面布置图图2.3反力架计算模型2.3.4力学计算根据以上分析，我们分别建立横梁、立柱、支撑的计算模型。因为横梁的荷载是传递其中：1、斜线部分钢负环与支架直接接触段；2、Z1～Z12为支承杆，与反力架固接，另一端与井壁预埋钢板固接；3、盾构机水平推力F-负环管片-钢圆环-反力架-支撑杆-井底、井壁的支座。到立柱和水平支撑上的，故应计算为横梁-立柱-支撑杆-井壁支座。1、横梁L1计算q=F1/3.8m=5000/3.8＝1316kN/m.L0=5.85m建立受力模型如图所示：1316000131600013160001234(1)(2)(3)1.951.951.95图2.4受力模型图计算最大弯矩Mmax=381.25kNm横梁横截面如下图所示：图2.5横梁横截面图内力计算：截面参数：A=342.000(cm2)Ix=185706.000(cm4)Wx=6190.200(cm³)6max638125061.59106190.210xMPaW因横梁设置横向加劲肋，故梁的局部稳定性满足施工要求，不再验算。支座反力计算：R1＝R4＝93.2kNR2=R3=2407kN2、立柱计算立柱截面图如下图所示：图2.6立柱截面图内力计算：截面参数如下：A=684(cm2)Ix=371412(cm4)Wx=12380(cm³)3、建立受力模型：q=F/3.8m=1640kN/m.L0=5.88m1640000164000016400001234(1)(2)(3)1.652.581.65图2.7受力模型图计算最大弯矩：Mmax=698.4kNm6max669840056.4101238010xMPaW：强度满足受力要求因横梁设置横向加劲肋，故梁的局部稳定性满足施工要求，不再验算。支座反力计算：R1=R4=238.4kNR2=R3=3354.4kN计算各支撑杆作用力：Z1=Z4=Z9=Z12=238.4+93.2=331.6kNZ5=Z6=Z7=Z8=3354.4kNZ2=Z3=Z10=Z11=2407kN支撑杆材料选用φ600-12mm钢管，截面积A＝195.3cm23643354.410171.810195.310FpaA2.3.5结论结论：经验算合格，满足施工要求。