针梁台车模板受力分析

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1、针梁台车模板受力分析针梁台车模板分顶模、左右边模及底模，由于顶模受到混凝土自重、施工载荷及注浆口封口时的挤压力等载荷的作用，其受力条件显然比其它部位的模板更复杂、受力更大、结构要求更高。由于边模、底模与顶模的结构构造一样，边模、底模不受碗自重，载荷较小，因此对其强度分析时只考虑顶模。由于针梁模板是全园式，在衬砌时的混凝土自重及边墙压力靠模板承受。模板的每个部分都有托架联接，模板的整体强度既有拱板承受又有托架支承,以保证模板工作时的绝对可靠。台车模板沿洞轴方向看是一个圆柱壳，只不过它是由多个1.5米高的圆柱形组合而成。通过计算得知模板下的托架支承及圆弧拱板（300

2、mn）宽，12nmi厚）的刚度是足够的，而顶模最危险处应在最顶部（由于灌注时的压力）。因此，其力学模型可取最顶部2米长度、1.5米宽的这部分模板进行受力分析及强度校核，其受力简图如图1。q图1、分析部分受力简图图2、梁单元结构受力简图该部分载荷由两部分组成，一是磴的自重；二是注浆口封口吋产生的较大挤压力，该值的取值是一个不确定的，它与灌注封口时的操作有极大关系。如果混凝土已经灌满，而操作人员仍然由输送泵输送混凝土，由于输送泵的理论出口压力(36・5kg/cn)2)很大，就有可能造成模板的变形破坏。由于输送管的长度及高度的变化，注浆口接口处压力实际有多大，冃前没有

3、理论及实验验证的数据可供参考。据此情况，操作者就必须及时掌握和控制灌注情况,根据操作经验判定已经灌满，并及时停止输送。1、分析部分的混凝土自重珂如图1,分析部分的长为2米，宽为1.5米，混凝土厚为0.8m,其密度为2.45t/m3,则混凝土自重W=2X1.5X0.8X2.45=5.88(t)o折算成单位面载荷Pi二5.88/(2X1.5)=1.96t/m2o2、分析部分的挤压面载荷P2该值取为4・7t/rA参考自口本歧阜工业公司提供的参数［1］。那么，这部分模板就受到P】与P2的作用,两部分的合力P=Pi+P2=l.96+4.7=6.66t/m2o3、模板的弯曲

4、应力由于模板的内表面每隔250mm有一根加强角钢，因此，我们可以把它简化成每隔250mm的梁单元来考虑。将宽度为250mm的模板所受到的载荷折算成梁上线载荷。这是在有限元单元处理中常用的方法，其翼缘板的宽度取它与之相邻筋板间距的30%(参考⑵中97页)，即250X0.3二75mm,偏于安全。根据上述模板所受的面载荷为6.66t/m2,那么在250mm宽，1500mm长的面积上所受到的载荷为6.66X0.25X1.5=2.5(t),将此载荷作用在1.5米长的梁上,则其线载荷q为2.5/1.5=1.67(t/m)o如要对整个模板进行受力分析，就必须将整个模板等效成梁

5、单元的空间框架结构，利用有限元理论，通过电算进行有限元分析。这里，我们只能取一根梁进行分析，简化后的梁单元力学模型按简支梁处理，其受力简图如图2,这是因为两边有250mm高的拱板及立柱支承。梁的横截面如图3。Xi7////////////777T)Yi075Yi?5图3、梁单元的横截面为计算梁的弯曲应力，必先计算该梁横截面的形心，该截面是由75X6的角钢及150X8的组合截面，根据图示坐标系，计算组合截面形心0。的X、Y坐标。根据［3］中附1-4组合截面形心公式计算形心的X、Y坐标。x二YAiXi/EAi,y二EAiyi/XAi查表可知角钢75X6的横截面积A二

6、879.7mmS惯性矩lx二469500mm"。将各值代入,则x=(150X8X75+879.7X95.7)/(1200+879.7)二83.76inmv=(150X8X79+879.7X20.7)/(1200+879.7)二54.34mm根据组合截面的平行移轴公式计算组合截面的惯性矩:Ix=150X8712+8X150X24.662+469500+879.7X33.642=2201150.87mm4o抗弯截面模数W】二Ix/(83-54.34)=76802mm'。抗弯截面模数W2=Ix/54.34二40507mm简支梁受到均布载荷作用下的最大弯矩位于跨中，其

7、值为：M吨二ql2/8二1.67X104X1.578二4.7X103(N.m)。梁的最大弯曲应力。=Mmax/W2=4.7X1074.0507XI0-5二116.03[Mpa]o对A3钢，[6s]=160Mpa,所以，梁的强度通过。4、模板的最梁单元的最大变形量，即模板的最大位移。根据公式：4]1-114中对应的受均布载荷简支梁的位移公式:f肿5ql4/384EI式中，E-弹性模量，E=2.1X105Mpa;I-截面的惯性矩,1=2.2X106m4;q-梁受到的均布载荷,q二1・67X104N;1—梁的长度，1=1.5ni;将各值代入上式：f吨=5X1.67X1

8、01X1.57(384X