台车设计方案

模板台车技术设计方案（一）概述隧道钢模板衬砌台车是以组合式钢结构门架支撑大型钢结构模板系统，电动机驱动行走机构带动台车行走。利用液压油缸和螺旋千斤顶调整模板到位及脱模的隧道砼成型设备。它具有成本低，结构可靠、操作方便、衬砌速度快、隧道成型面好等特点，广泛使用在公路、铁路、水电、城市地铁等隧道施工中。本衬砌台车按武汉地铁二号线体~洪区间衬砌断面图来设计的。（二）台车各部件组成本台车是由模板总成、顶模架体总成、平移机构、门架总成、主行走机构、丝杠千斤顶、液压系统、电气系统等组成。（1）模板总成：模板由千斤顶和边模构成台车横断面。顶模和边模各分为两块，顶模之间及边模之间用螺栓连接，边模和顶模间采用铰接机构，用于立模和收模。模板总长为6m，分为四块，每块1.5m。由面板、法兰、加强角铁、加强弧形筋板等组成。模板上开有成品字型排列的工作窗，其作用为：①浇筑混凝土；②捣固混凝土；③涂脱模剂；④清理模板表面。另外在模板顶部安装有与输送泵接口的注浆装置。模板面板的厚度为10mm，两端法兰的厚度为10mm，宽为300mm，在圆弧方向沿纵向布置有∠75Χ75Х6加强角铁和A3δ8的加强立板。顶模下有以工25#、工18#及槽25#槽18#为主的顶部架体做支撑；边模纵长方向的边模通梁由槽钢对焊而成，配以丝杆与门架相连来保持边模的整体刚度；另外，在边模的下边设有对地丝杆，可以有效的防止边模的下边设有对地丝杆，可以有效的防止边模底部跑模现象。（2）顶部架体总成：顶模架体主要承受浇筑时上部的混凝土及模板的自重。它上乘模板，下部通过支撑千斤顶传力于门架，顶模架体由三根纵梁和多根横梁及立柱组成。纵梁由钢板焊接而成工字型截面采用16mm板、10mm板和[22槽钢，横梁焊接为箱型，立柱焊接为箱型，立柱采用16mm板和10mm板制造。（3）平移机构：台车的液压平移结构前后各一套，它支撑着门架的上横梁，平移小车与顶模架体纵梁相联。平移机构水平方向前后各有一个油缸，用来调整模板的衬砌中心与隧道中心一致。（4）门架总成：门架是整个台车的主要承重构件，它由横梁、立柱及纵梁通过螺栓连接而成，各横梁立柱及纵梁之间通过连接梁及斜拉杆和剪刀架等连接。门架的主要结构件由钢板焊接，横梁和立柱成工字钢的截面，纵梁采用箱型截面焊接而成。立柱和立柱之间加以[18连接，横梁之间采用∠75Χ75Χ6的角钢连接。（5）主行走机构：台车行走机构由2个主动行走机构及2个从动行走机构组成。行走机构上与门架纵梁相连，电动机的型号为175型，电动机的功率2Х7.5kw，台车的转速为970r/min.（6）丝杠、千斤顶：共分为几种，侧模丝杆、对地丝杆、台架支撑千斤顶、门架支撑千斤顶。Ⅰ.侧模丝杠：安装在边模通梁和门架之间，用来支撑、调节模板位置，承受灌注混凝土时产生的压力。螺杆直径为Ф65mm。Ⅱ.对地丝杠：作用是把浇筑混凝土时产生的压力传递到路面上，改善台车的整体受力条件，另外台架脱离时可起到支撑模板的作用。丝杠直径为Ф65mm。Ⅲ.台车支撑千斤顶：它主要是为改善浇筑混凝土时台架纵梁时的受力条件，保证台车的稳定性和可靠性。螺杆的直径为Ф70mm。Ⅳ.门架支撑千斤顶：它连接在门架纵梁下面，台车工作时，它定在轨道上，承受台车的重量和混凝土对台车的压力，改善门架纵梁及行走机构的受力条件，保证台车的工作时的稳定性。螺杆的直径为Ф75mm。（7）液压系统：台车的液压系统采用三位四通手动换向阀进行换向，来实现油缸的伸缩，左右侧模油缸各采用两联换向阀控制两侧的水平油缸的动作，四个竖向采用一个换向阀控制其动作。两个小车平移油缸采用两个换向阀控制其动作。利用机械锁对四个竖向油缸进行锁闭，可杜绝台车在衬砌时模板因竖向油缸外泄漏而下降。侧模油缸采用单向节流阀调节油缸的运动速度。当换向阀处于中位时，系统卸荷，防止系统发热，直回式回油滤清器和多联的集成阀块简化了系统管路，同时避免了系统泄露。（8）电气系统：电气系统主要对行走电机的起、停及正反方向的运行进行控制，并为液压系统提供动力，行走机构设有正反方向控制和过载保护。（三）台车的工作原理1.台车行走采用电机减速器驱动系统，操作简单，动作灵活可靠。2.收立模采用液压缸动作方式，可大大减少施工强度，使模板的各种动作的实现简单快捷;3.工作窗与模板间采用螺栓调节，易开合，缝隙小；4.注浆孔结构设计采用堵头的方式，使浇筑的混凝土不留任何缺陷，而且操作简单方便。5.所有电气化元件符合国家标准，安全可靠。6.所有液压元件。液压管路符合国家标准，不会出现泄漏、堵塞现象。立模、收模操作方便，迅速可靠。7.堵头板采用角钢连接在模板法兰上的型式，可供施工方方便的安装挡头板。8.设计图附后。模板台车按W=0断面进行设计。9.模板台车的浇筑硂按7.5立方米/h，以衬砌硂厚度为0.45立方米计算浇筑完成需要5.96h台车设计计算(一)工程概况及其对钢模版台车设计要求1.钢模台车的制作和安装需执行GB50204-92《混凝土结构工程施工及验收规范》中相关要求。2.钢模台车设计成边墙顶拱整体浇筑的自行式台车形势，并满足施工设备的通行要求，最下部横梁的距离底板砼面净高不低于4m。3.钢模台车的支撑系统尽量设计成一种高度可叠加的模块式结构使之能适应宽度为12m，高度为8～10m衬砌洞室要求。4.钢模板台车的结构设计必须要有准确的计算，确保在重复使用过程中结构稳定，刚度满足要求。对模板变形同样要有准确的计算，最大变形值不能超过2mm，且控制在弹性变形范围内。5.模台车的设计长度为6m，满足圆弧段的混凝土衬砌要求。6.一般位置衬砌厚度为0.35～1m，钢模台车设计时，承载混凝土按1.0m，设计按2.0m校核。7.模台车面板伸缩系统采用液压传力杆，台车就为后按丝杆承载，不采用行走轮承载。8.为避免顶拱浇筑产生空洞，顶模需设置2～3个封拱器。9.模和顶模两侧设计窗口，以便进入和泵管下料。10.模板台车两端及其它操作位置需设置操作平台和行人通道，平台和通道均应满足安全要求。11.控制尺寸钢模台车外形控制尺寸，依据设计断面和其他相关施工要求和技术要求确定。（见正视图）。12.该隧道一般位置衬砌厚度0.4～0.5m，钢模台车设计时，承载混凝土厚度按1.0m设计，按照2.0校核。13.下通行的施工机械控制尺寸最高高度不低于4m。A)台车轨距2.8mB)浇筑段长度浇筑段长度6m14.模台车的设计方案钢模台车的设计方案如图所示（正视图）。该台车的特点：完全采用液压式收模；电机驱动行走；横向调节位移也采用液压油缸。结构合理效果良好。台车正视图15.板设计控制数据1、模板：控制数据（见下表）2、台车结构台车净空高为5163mm，台车的净空宽为4939mm。3、台车机械设备控制数据（见下表）项目单位设计控制数据升降油缸缸内径行程杆径零行程额定压力mmmmmmmmMPa20030010056016边模油缸缸内径行程杆径零行程额定压力mmmmmmmmMPa903004556016行走机构轨距轮压驱动力mmtftf2800205016．钢模设计钢模板的作用是保持隧洞衬砌混凝土的浇筑的体型及承担混凝项目所对中心角外沿弧长（mm）模板面积（㎡）每节钢模宽度（m）顶拱模板73.05°和64.4°635838.151.5（每一段浇筑采用4节钢模板）边拱模板55.3°631237.8土浇筑载荷。钢模板主要由面板、弧形板、支撑角钢、立筋板活动铰构成。A)设计假定：面板弧形板按照双铰耳设计，最大正负弯矩区采用加强措施；面板按四边支撑或三边支撑计算一边自由板计算。B)载荷及组合：顶拱钢模面板的计算载荷包括设计衬砌衬砌混凝土浇筑荷载、允许超挖及局部超挖部分的混凝土浇筑载荷和面板的自重等。0123qqqqq式中q——面板计算载荷2kgfm0q——面板的自重，按照初选面板厚度计算1q——设计衬砌混凝土载荷，1qh——混凝土的容重，可采用32500/kgfmh——设计衬砌的厚度，已知为1m载荷载荷组合0q=262设计衬砌混凝土1q=5000允许超挖部分回填2q=500局部过大超挖部分回填3q=2157同3q，加载部位有异4q=2157混凝土侧压力5q=4800面板123qqq=7657弧形板设计情况Ⅰ（顶拱浇筑完成时）012qqq=5762设计情况Ⅱ（侧墙浇筑到顶拱时）5q=4800校核情况Ⅰ（中间1/4跨有局部超挖时）0124qqqq=7979校核情况Ⅱ（半跨有局部超挖时）0123qqqq=105622q——允许超挖部分的混凝土载荷，其值为5002/kgfm（按允许0.2～0.3m计）3q——局部过大超挖部分回填的混凝土载荷（不包括允许超挖部分）为1.5m4q——含义同，仅加载部位有异5q——混凝土侧压力5qRCR----内部插入振捣器影响半径，采用0.75m；C---混凝土入仓对模板的冲击力，目前采用0.22/tfmC）台车面板设计3.1面板支撑情况：四边支撑板：a=20cm，b=150cm3.2面板厚度见下表支撑情况a/b按强度验算求按挠度验算求系数maxM（kgf·m）(cm)系数（cm）1a2a四边支撑0.1330.00470.000368.7840.500.000820.69根据计算结果，采用10mm钢板做面板效果更好。4、弧板及内部支撑设计：弧板采用312A钢板，宽度为200mm，加强筋为75Χ75Χ6的角钢，中心距为260mm。4.1内力计算：参照双铰等截面直墙圆拱钢架梁内力计算公式，计算结果见下表（该表内力均以1m计）载荷作用支座反力各种计算情况下是钢拱梁各截面的组合内力θ（度）02076.8106012qqqqV=29.345设计M-22.623-16.52724.81414.976=5762kgf/mH=2.021情况ⅠN26.98923.6932.6064.281Q0-8.624-2.62211.765q4800kgf/mV=0设计情况ⅡM23.12616.953-28.314-28.105H=0.288N2.0225.33328.10527.549Q08.748.6279.9963q2157kgf/mV=6.745校核情况ⅠM20.23916-20.431-15.639H=0.288N1.7694.60727.6423.548Q-1.5837.4843.078-15.6394q2157kgf/mV=2.087合并情况ⅡM21.82915.588-20.42313.109H=0.1066N1.5914.72623.21921.655Q08.322.479-9.5754.2弧板内部支撑截面选择（参照相关公式）。（见下表）2qlM，/8XMW4maxxf5ql3841250EI，q，——作用在支撑角钢上的线载荷，q，=qa（t/m）L——支撑角钢的计算跨度1.5m；a——支撑角钢间距，为280mm,XXWI——分别为对X轴的截面抵抗矩及截面性矩，计算截面包括支撑角钢每侧宽15的面板面积。由于梁单元的最大变形量，即模板的最大位移：44116maxf52.25101.5/3842.1103.02100.0023m2.3mm（）通过上述分析计算可知，整个模板的强度是足够的。下面的内力也满足要求。选择的截面计算截面内力（kgf.cm.kgf）截面应力（kgf.2cm）与比较基本截面47834cmXI2x122804cm485cmXWW设计情况Ⅰθ=020M=71022N=23521041(外)1632（内）1700设计情况ⅡM=720010N=2836.81392(外)1658（内）最大正负弯矩截面4313211099cm850cm745cmXXXIWW校核情况Ⅰθ=00M=1019836N=8921321(外)1499（内）校核情况ⅠM=1117194N=7381448(外)1655（内）校核情况Ⅱθ=090M=-1049011N=169281169(外)1669（内）校核情