盾构机推力计算.docx

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1、7.8.2盾构机的推力和扭矩计算盾构机的推力和扭矩计算包括软土和硬岩两种情况进行。7.8.2.1在软土中掘进时盾构机的推力和扭矩的计算地层参数按〈6〉岩石全风化带选取，由于岩土体中基本无水，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，〈6〉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：Pe=丫h+P0P01=Pe+G/DLrTTTTTTl二二=Pl=PeX入P2=(P+y.D)入式中：入为水平侧压

2、力系数，入=0.47h为上覆土厚度，h=12.8m容为土容重，==1.94t/m3G为盾构机重，G=340tD为盾构机外径，D=6.25m；L为盾构机长度，L=8.32m;Po为地面上置荷载，Po=2t/m2;P01为盾构机底部的均布压力；Pi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=1.94X12.8+2=26.83t/m2_一一一一，一一一一2_一一__2Po1=26.83+340/(6.25X8.32)=33.37t/m2P1=26.83X0.47=14.89t/m2P2=(26.83+

3、1.94X6.25)X0.47=18.3t/m27.8.2.1.1盾构推力计算盾构的推力主要由以下五部分组成：FF1F2F3F4F5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1F1"(P.P01PP2)DL.4式中::土与钢之间的摩擦系数，计算时取0.31.、F1-(26.8333.3714.8918.3)6.258.320.31144.23t4F2/‘4(D2Pd)式中：Pd为水平土压力，Pd(hD)D6.28h12

4、.8一15.93m22Pd0.471.9415.9314.52t/m2F2/4(6.28214.52)445.48tF3/4(D2C)式中：C为土的粘结力，C=4.5t/m2F3—(6.2524.5)138.06t4F4Wcc式中：Wc、pC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内，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。cc=0.3F448.240.314.47tF5GhsingGhcos式中：Gh为盾尾台车的重量，Gh=1

5、60t;8为坡度，tg9=0.025Ng为滚动摩阻，gg=0.05F51600.0250.05160112.00t盾构总推力：F1144.23445.48138.0614.4712.001754.24t7.8.2.1.2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：MMiM2M3M4MsM6M7M8M9式中：M1为刀具的切削扭矩；M2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；M4为密封装置产生的摩擦力矩M5为刀盘前表面上的摩擦力矩；M6为刀盘圆周面上的摩擦力矩M7为刀盘背面的

6、摩擦力矩；M8为刀盘开口槽的剪切力矩M9为刀盘土腔室内的搅动力矩a,刀具的切削扭矩MiR012Mi0ChrdrMi-(CMR；)式中：C「：土的抗剪应力，C「=C+PdXtg(

7、)=4.5+14.52Xtg20。=9.78t/m2hmax：刀盘每转的最大切削深度，hmax=8cm/转Ro：最外圈刀具的半径，Ro=3.14mM11(9.7881023.142)3.83tmb.刀盘自重产生的旋转力矩M2M2=GRpg式中：G:刀盘自重，计算时取刀盘的自重为G=55tR:轴承的接触半径，计算时取为R=2.6mpg：滚动摩擦系

8、数，计算时取为仙g=0.004M2=55X2.6X0.004=0.57t.mc.刀盘的推力荷载产生的旋转扭矩M3M3=WpRgNzWp=a兀Rc2Pd式中：Wp:推力荷载；a:刀盘封闭系数，a=0.70Rg:轴承推力滚子接触半径，Rg=1.25m;Rc：刀盘半径，Rc=3.14产：滚动摩擦系数，zz=0.004;Pd：水平土压力，Pd=14.52t/m2Wp=0.70兀X3.142X14.52=312.83t;M3=312.83X1.25X0.004=1.56t.md.密封装置产生的摩擦力矩M4M4=2Tt(1mF(n

9、1Rm12+n2Rm22)式中：pm：密封与钢之间的摩擦系数，pm=0.2;F:密封的推力，F=0.15t/mn1、n2:密封数，n1=3n2=3;Rm1、Rm2：密封的安装半径，Rm1=1.84mRm2=2.26m；M4=27tx0.2X0.15X(3X1.842+3X2.262)=4.80t-me.刀盘前表面上的摩擦力矩M5M