反力架、托架计算

1、附件2反力架验算反力架与结构间用双拼56b工字钢管撑，支撑布置见下图HI ZIUHSWT 工f 1工n1工=工王工i-夕11、iI-VJnJr氓.- z Z1JI ! |11 -II-LrtLJJ.反力架支撑受力验算实际始发掘进正常推力一般不超过1000t,且加设钢环对应力起均衡作用，考虑不均匀受力和安全系数，总推力按3000t计算。四个集中力P按3000t平均 分配计算，四个集中受力围P按3000t平均分配计算，管片承受总推力为3000t， 集中受力点平均分配得 750t。反力架本身刚度可达到要求，不会因推力而变形 考虑，若图中所示四个受力区域可满足推力要求，则反力架支撑稳定，先计算四个 角的钢支撑受力面积。左侧立柱为斜支撑受力最不利，按750t平均分配到4个支撑点，每点受力为188t，其中双拼工字钢截面面积为 29327mm斜支撑受力最为不利，若此区域可满足最不利受力条件，则反力架稳定，按最不利受力状态，平均分配计算，每个角支撑所受压力为750t,双拼工字钢受力为188t ;双拼工字钢应力为188t/29327mcos38 =50.5N/mnn,钢材设计强度为 235N/mrf，故

2、支撑可满足盾构始发要求,即反力架稳定附件3始发基座验算(1)计算简图：盾构托架使用250x255H型钢制作，共13道横向支撑，上图为一道横向支撑 的半侧，主要受力梁为2号与4号梁。盾构机按照374t计算,由受力分析可得发射架每边承受总力：207. 278t374sin 125发射架共13道横向支撑，共12个区间，每个区间受力:G 2072 78/12172.73KN最后力传递至横向支撑，由13个支撑承受，得水平力：2072. 78Fcos 6372.39KN13(2)2号梁计算：按照图纸取每个区间支撑钢板0.89m支撑钢板截面积为：A 0.89 0.03 267 10 4m2，2号梁长L 0.567m。支 撑 钢 板 最 小 惯 性 矩I m inbh 31230 .89(0 .03 )122 .88101 minminbh3h20.0087，长细比l1 min05 0.56732.59 (两端0.0087固定,0.5），经查表:1 105 2 62,2，属小柔度结构，其强度计算公式为:G 172.73A 267芈6. 47MPa10 4235MPa满足受力要求。(3)4号梁计算:4号

3、梁从受力角度也为小柔度结构，其强度计算公式为235MPaF / A 72. 39KN / 104. 710 46. 91MPa满足受力要求。螺栓受力：2F / A 72.39KN/ 6 / / 0. 01226. 67MPa800Mpa焊缝受力：G1 cos 6320730.454t5.77MPa fw lw t10.220.008根据以上计算可知盾构托架满足盾构机始发的受力要求附件4盾构机的推力计算盾构机的推力计算按照始发阶段泥岩地层进行计算。1、在软土中掘进时盾构机的推力的计算地层参数按1-1泥岩、粉砂质泥岩选取，由于岩土体中水量较小，所以水 压力的计算按水土合算考虑。选取可能出现的最不利受力情况埋深断面进行计 算。根据线路的纵剖面图，1-1层埋深不大，在确定盾构机拱顶处的均布围岩 竖向压力Pe时，可直接取全部上覆土体自重作为上覆土地层压力。盾构机所受压力：厲二二二三Pe = Y h+ P0I 门门门 1一Poi= Pe + G/DLPi=RX 入P2=（P+ 丫 .D）入式中：入为水平侧压力系数，入=0.42h为上覆土厚度，h=12.5m丫为土容重，丫 =1.9 t/m 3G为盾

4、构机重，G=340 tD为盾构机外径，D=6.25 m ； L为盾构机长度，L=8.39 m； P 0为地面上 . . 2置荷载，P0=2 t/m ； P01为盾构机底部的均布压力；P1为盾构机拱顶处的侧向水土压力；P2为盾构机底部的侧向水土压力;Pe=1.9 X 12.5+2=25.75 t/m1=25.75 X 0.42=10.81t/mP01=25.75+340/ (6.25 X 8.39 )=32.23t/mP2 =(25.75+2 X 6.25) X 0.42=16.06t/m盾构推力计算盾构的推力主要由以下五部分组成:F h F2F3F4F5式中：F1为盾构外壳与土体之间的摩擦力 ；F2为刀盘上的水平推力引起的 推力F3为切土所需要的推力；F4为盾尾与管片之间的摩阻力F5为后方台车的阻力1Fl (Pe P01Pl P2)DL .4式中：土与钢之间的摩擦系 数，计算时取0.31F- (25.7532. 23 10. 8116.06) 6.25 8. 39 0. 31048. 3t4F24(D2Pd)式中：Pd为水平土压力,Pd(h )2h D 12. 5 6-2815. 64

5、m2 2Fd0. 42 1. 915. 6412. 4& / m2F2/ 4(6.282 12.48)386.6tF3/4( D2C)式中：C为土的粘结力，C=6.3t/m2F3(6. 252 6. 3)193.3t34F4 Wc c式中：VC、卩C为两环管片的重量(计算时假定有两环管片的重量作用在盾尾， 当管片容重为2.5t/m3，管片宽度按1.5m计时，每环管片的重量为24.12t ), 两环管片的重量为48.24t考虑。卩c=0.3F448.24 0.3 14.47tF5 Gh singGh cos式中：G为盾尾台车的重量，Gh160t;B 为坡度，tg 9 =0.025卩g为滚动摩阻，卩g=0.05F5160 0.025 0.05 160 112.00t盾构总推力：F1048.3 386.6193.314.47 12. 001654.67t盾构的扭矩计算盾构配备的扭矩主要由以下九部分组成。在进行刀盘扭矩计算时:M M1 M2 M3 M 4 M5 M 6 M 7 M 8 M 9式中：M为刀具的切削扭矩；M为刀盘自重产生的旋转力矩M3为刀盘的推力荷载产生的旋转扭矩；M为密封装置产生

6、的摩擦力矩M5为刀盘前表面上的摩擦力矩；M为刀盘圆周面上的摩擦力矩M7为刀盘背面的摩擦力矩；M为刀盘开口槽的剪切力矩M9为刀盘土腔室的搅动力矩a 刀具的切削扭矩MR012Mi Chrdr Mi -(C hmaxRo)式中：G: 土的抗剪应力，C二C+RX tg =2.5+13.09 X tg22 =7.79t/mhmax:刀盘每转的最大切削深度，hma=8cm/转R):最外圈刀具的半径，R=3.14m1 2 2M1-(7.79 8 103.14 )3.072t m2b. 刀盘自重产生的旋转力矩 MM=GR1 g式中：G刀盘自重，计算时取刀盘的自重为 G=60tR:轴承的接触半径，计算时取为 R=2.6m 卩g：滚动摩擦系数，计算时取为卩g=0.004IM=60X 2.6 X 0.004=0.624t mc. 刀盘的推力荷载产生的旋转扭矩M2M=WRg 卩 z W p=an R= Pd式中：W：推力荷载 ；a：刀盘封闭系数，a =0.70尺：轴承推力滚子接触半径，R=1.25m ； FC:刀盘半径，R=3.14卩z：滚动摩擦系数，卩z=0.004 ； Pd：水平土压力，Pd=13.09t

7、/mW=0.70 nX 3.142X 13.09=283.82t ；M3=283.82 X 1.25 X 0.004=1.42 t md. 密圭寸装置产生的摩擦力矩M2 2M=2 冗卩 rF (nlRnl+n2Rn2 )式中：卩r密封与钢之间的摩擦系数，卩m=0.2 ; F:密封的推力，F=0.15t/m ni、n2 :密封数，n 1=3 n2=3;Rm、Rn2：密封的安装半径，Rn=1.84m Rm2=2.26m；2 2M= 2 nX 0.2 X 0.15 X( 3X 1.84 +3X 2.26 ) =4.80 t me. 刀盘前表面上的摩擦力矩MM5 2(pR3Pd)3式中：a：刀盘开口率，a =0.34 ; p： 土层与刀盘之间的摩擦系数，卩p=0.15R:刀盘半径，R=3.14mM 5|(0.340.15 3.143 13.09)43.29t mf .刀盘圆周面上的摩擦力矩MM=2 n RbPZ 卩 p式中：R 刀盘半径，R=3.14m ; B:刀盘宽度，B=0.775mPz：刀盘圆周土压力Pz= (Pe+F01+P+R) /4= ( 29.82 36.3 11.63 16.09) /4=23.46t/m 2M=2nX 3.142X 0.775 X 23.46 X 0.15=168.95t mg. 刀盘背面的摩擦力矩MM=2/3 (1- a)n 戌卩 pX 0.8PdM=2/3 (0.70 XnX 3.143X 0.15 X 0.8 X 13.09) =71.3t mh. 刀盘开口槽的剪切力矩 MM8- C R33式中：G : 土的抗剪应力，因碴土饱和含水，故抗剪强度降低，可近似地取 C=0.01Mpa=1 t/m， =5; CT =C+PX tg =1+13.09 X tg5=2.15 t/mM 8-2.15 3.1430.3447.4t m3i .刀盘土腔室的搅动力矩M2 2M=2n( R R) LG式中：d1 :刀盘支撑梁外径，d1=3.7m； d2 :刀盘支撑梁径，d2=2 mL:支撑梁长度，L=0.8 mM9=2n( 1.852-1 2)X 0.8 X 2.15=26.18 t m刀盘扭矩M为MM之和M=3.072+0.624+1.42+4.8+43.29+168.95+71.3+47.4+26.18=367.036t m

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