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1、目 錄一、設(shè)計概況1二、設(shè)計資料1三、臺車結(jié)構(gòu)設(shè)計9四、機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計12五、液壓傳動機(jī)械設(shè)計1415xx電廠至xx供熱主管線及中繼能源站工程隧道主體工程第三標(biāo)段襯砌臺車設(shè)計方案 一、設(shè)計概況襯砌臺車的制作和安裝需執(zhí)行隧道襯砌模板臺車設(shè)計制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范（GB50204-92）、公路隧道設(shè)計規(guī)范（JTJ042-99）中的相關(guān)要求。襯砌臺車設(shè)計成邊墻頂拱整體澆筑的自行式臺車形式；最下部橫梁距離底板地面凈高不低于4.47m,滿足施工設(shè)備通行要求。襯砌臺車的結(jié)構(gòu)設(shè)計要確保在重復(fù)使用過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，剛度滿足要求。模板最大變形值不超過3mm。襯砌臺車設(shè)計長度為12m臺車。襯砌2、臺車設(shè)計時，承載混凝土厚度按0.8m設(shè)計校核（標(biāo)準(zhǔn)襯砌厚度一般位置為0.4m，超厚段1.5厚米另加支撐滿足施工要求）。襯砌臺車面板伸縮系統(tǒng)采用液壓傳力桿，臺車就位后采用絲桿承載。側(cè)模和頂模兩側(cè)設(shè)置窗口，以便進(jìn)人和泵管下料。襯砌臺車兩端及其它操作位置需設(shè)置操作平臺和行人通道，平臺和通道均應(yīng)滿足安全要求。二、設(shè)計資料1、襯砌臺車設(shè)計控制尺寸 襯砌臺車外形控制尺寸，依據(jù)隧道設(shè)計斷面圖、施工技術(shù)要求確定。見總圖正視圖。2、設(shè)計襯砌厚度 該隧道一般位置襯砌厚度0.4m，襯砌臺車設(shè)計時，承載混凝土厚度按0.8m設(shè)計校核。（超挖至1.5米另加輔助設(shè)施）3、襯砌臺車下通行控制尺寸 橫梁距離地面高度不低于4.23、m。A）臺車軌距 臺車軌距設(shè)計為7m。B)洞內(nèi)零星材料起吊重量 起吊重量一般不超過2噸。C)澆筑段長度 每循環(huán)澆筑段長12m。4、襯砌臺車設(shè)計方案襯砌臺車的設(shè)計如圖所示，見正視圖。該臺車特點：采用全液壓立收模；電機(jī)驅(qū)動行走；橫向調(diào)節(jié)位移也采用液壓油缸。結(jié)構(gòu)合理，效果良好。5、鋼模板設(shè)計控制數(shù)據(jù)項 目所對中心角外沿弧長(mm)模板面積()每節(jié)鋼模寬度(m)頂拱模板107.810307123.681.5(每一段澆筑采用8節(jié)鋼模板)邊拱模板54.15180*262.16*2（1）、模板：控制數(shù)據(jù)(見下表)（2）、臺車結(jié)構(gòu) 臺車立柱橫向中心距為7m，凈空高4.47m、寬10960m。（3）、臺車機(jī)械設(shè)4、備控制數(shù)據(jù)(見下表) 項目單位設(shè)計控制數(shù)據(jù)升降油缸行程油缸外伸最大長度軸向承壓力tf30085060邊模油缸行程油缸外伸最大長度軸向承壓力軸向承拉力tftf30011101320行走機(jī)構(gòu)軌距輪壓驅(qū)動力tftf7000204006、鋼模板設(shè)計鋼模板的作用是保持隧道襯砌混凝土澆筑的外形及承擔(dān)混凝土澆筑載荷。鋼模板主要由面板、弧形板、支撐角鋼、立筋板、活動鉸構(gòu)成。（1）設(shè)計假定：面板弧形板按照雙鉸耳設(shè)計，最大正負(fù)彎矩區(qū)采用加強(qiáng)措施；面板按四邊支撐計算。（2）荷載及其組合：頂拱鋼模面板的計算荷載包括設(shè)計襯砌混凝土澆筑荷載、允許超挖及局部過大超挖部分的混凝土澆筑荷載和面板的自重等。q=q0+ q1+ q5、2+ q3 式中 q面板計算載荷，kgf/m2q0面板自重，按照初選面板厚度計算；q1設(shè)計襯砌混凝土荷載，q1=h鋼筋混凝土容重，可采用2600kgf/ m3h設(shè)計臺車襯砌厚度取1.2m；q2允許超挖部分的混凝土載荷，其值為2080kgf/ m2(取0.8m)q3局部過大超挖部分回填的混凝土荷載（不包括允許超挖部分），為0.8m。q4與q3相同，僅加載部位有異；q5混凝土側(cè)壓力。q 5= R， + C R， 采用0.75m；C混凝土入倉對模板的沖擊力，設(shè)計中采用0.2tf/m2。荷 載荷 載 組 合q0 =262設(shè)計襯砌混凝土q1 =960允許超挖部分回填 q2 =500局部過大超挖回填 q36、 =1250同q3 ,加載部位有異 q4 =1250混凝土側(cè)壓力 q5 =1400面 板q1+ q2+ q3=2710弧形板設(shè)計情況I(頂拱澆筑完時)q0+q1+ q2 =1722設(shè)計情況II（側(cè)墻澆筑到頂拱時）q5=1400校核情況I（中間1/4跨有局部超挖時）q0+q1+q2+q4=2972校核情況II（半跨有局部超挖時）q0+ q1+ q2+ q3=2972（3）臺車面板設(shè)計1）面板支撐情況：四邊支撐板： a=26，b=75；2）面板厚度確定見下表：支撐情況a/b按強(qiáng)度驗算求按撓度驗算求系 數(shù)Mmax(kgfm)(cm)系數(shù)(cm)a1a2四邊支撐0.170.00470.00368.787、40.500.000820.69鋼模板面板采用12mm厚的鋼板。（4）、弧板及內(nèi)部支撐設(shè)計：弧板采用A314鋼板,寬度300mm，加強(qiáng)筋采用鋼板及10#的槽鋼，中心間距280mm。1）內(nèi)力計算：參照雙鉸等截面直墻圓拱鋼架梁內(nèi)力公式計算。計算結(jié)果見下表（該表內(nèi)力均以1m計）載荷作用支座反力各種計算情況時鋼拱梁各截面的組合內(nèi)力（度）02076.8106q=q0+q1+q2=1722kgf/mV=29.345設(shè)計情況IM-22.623-16.52724.81414.976H=2.021N26.98923.6932.6064.281Q0-8.624-2.62211.76q5=1400kgf/mV=0設(shè)8、計情況IIM23.12616.953-28.314-28.105H=12.37N2.0225.33328.10527.549Q08.748.6279.996q3=1250kgf/mV=6.745校核情況IM20.23916-20.431-15.619H=0.288N1.7694.60727.6423.548Q-1.5837.4843.078-15.639q4=1250gf/mV=2.087校核情況IIM21.82915.588-20.42313.109H=0.1066N1.5914.72623.21921.655Q08.322.479-9.5752）弧板及內(nèi)部支撐截面選擇（參照相關(guān)公式）。（見9、下表）M=q，l2/8 =M/WX fmax = 5q，l4/384EIXl/250q，作用在支撐角鋼上的線載荷， q， =qa=2.25（t/m）l支撐角鋼的計算跨度1.5m；a支撐角鋼間距，為260mm；WX、IX分別為對x軸的截面抵抗矩及截面慣性矩，計算截面包括支撐角鋼每側(cè)寬15的面板面積；梁單元的最大變形量，即模板的最大位移：fmax=5*2.25*104*1.54/（384*2.1*1011*3.02*10-6）=0.0023m=2.3mm通過上述的分析計算可知，整個模板的強(qiáng)度剛度是足夠的。下面的內(nèi)力也滿足要求。選擇的截面計算截面內(nèi)力(kgf.cmkgf)截面應(yīng)力(kgf.cm2)與10、比較基本截面Ix=7834cm4Wx1=804Wx2=485cm3設(shè)計情況I=20M=71022N=23521041(外)1632(內(nèi))=1700設(shè)計情況IIM=720010N=2836.81392(外)1658(內(nèi))最大正負(fù)彎矩截面Ix=11099cm4Wx1=850Wx2=745cm3設(shè)計情況I=0M=1019836N=8921321(外)1499(內(nèi))校核情況IM=1117194N=7381448(外)1655(內(nèi))設(shè)計情況II=90M=-1049011N=129411169(外)1669(內(nèi))校核情況IIM=-1027567N=169281169(外)1673(內(nèi))3）弧板及內(nèi)部支撐(11、=90)截面處變形計算（參照相關(guān)公式）。（見下表）受力情況KPKP/LKP/L比較設(shè)計情況 I2.11/7151/4001/400設(shè)計情況II-1.51/10001/400校核情況II2.51/6001/400(未考慮側(cè)向混凝土抗力)4）、活動鉸耳設(shè)計：頂部模板活動鉸耳在截面76.8。從內(nèi)力計算表中可知活動鉸耳一般都在正彎矩區(qū)，僅設(shè)計區(qū)II處于負(fù)彎矩區(qū)，而絕對值較正彎矩區(qū)小，所以活動鉸耳設(shè)計采用該截面之最大內(nèi)力進(jìn)行。活動鉸耳承擔(dān)該截面的剪力及由彎矩所產(chǎn)生的剪力，弧板與弧板之間用螺栓連接，螺栓主要承受剪力根據(jù)相關(guān)公式計算所得：M=105162kgf.cm N=7680kgf Q=7405kgf項12、 目計算所需要的直徑(mm)選用截面直徑(mm)螺 栓d12.420模板銷子d25 38三、臺車結(jié)構(gòu)設(shè)計1、臺車主架體設(shè)計 臺車主架體結(jié)構(gòu)按照等截面雙鉸多層鋼架進(jìn)行內(nèi)力計算。根據(jù)運輸條件、吊裝力量和方便加工制造等因素，將主架體分為：底梁、立柱、門架橫梁、門架斜支撐、門架縱梁、橫梁直支撐、橫梁直支撐斜拉桿、立柱斜拉桿等。按近似的框架結(jié)構(gòu)簡支梁進(jìn)行計算。（參照臺車正視圖）P1= K1/nG式中 K1-不同步工作系數(shù)，可采用K1=2；n-每部臺車上布置的垂直升降機(jī)械總數(shù)；G-鋼模板、臺車拖架以及鋼模伸縮之附加載荷之和，kgf,G=G0+G1+P1G1-拖架估算重，kgf;G0-鋼模板估算重，kgf;13、GO=gFn1g-鋼模板單位面積鋼材重，kgf/m2；F-每節(jié)鋼模板的表面積，m2;n1-臺車每次托運的鋼模節(jié)數(shù)；P1附加垂直載荷；垂直升降機(jī)械所承擔(dān)的拉力 P2=(fF1-gF)*K1/n其中 F1-每節(jié)鋼模板頂模部分的表面積；f-單位粘結(jié)力 取f=500Kgf/m2一個水平支撐機(jī)械所傳成的力P3=K1aG2/bn1其中 b-水平支撐機(jī)械軸線至垂直升降機(jī)械與托架連接餃軸A之距離，a-側(cè)向鋼模與托架自重G2作用點C只垂直升降機(jī)械軸線的距離G2臺車每次托運的鋼模與側(cè)向脫架自重（僅記一側(cè)），N1-臺車一側(cè)布置的水平支撐機(jī)械個數(shù)。拆鋼模時每個水平的支撐機(jī)械所承擔(dān)的載荷P4=K1(fF2c-G2a)/14、bn1c-側(cè)向鋼模與混凝土粘結(jié)力的合理作用點至垂直升降機(jī)械與托架連接鉸軸的距離，F(xiàn)2-臺車每次托運的側(cè)向摸板面積P5工作平臺傳至立柱的載荷，工作平臺載荷可采用300-400kgf/m2;P6平臺傳至車架梁上的載荷，假定作用在梁跨中部；P7-臺車操作設(shè)備載荷，假定作用在梁跨中部；P8-根據(jù)施工需要由臺車吊用的設(shè)備重（作設(shè)計考慮）；由雙鉸“”形剛架受力做內(nèi)力分析：（1）安裝鋼模時，車架梁受P1，P5，P6，P7及升降機(jī)械自重作用，同時臺車立柱承受側(cè)壓力P3，臺車絲桿承載；（2）臺車脫模時，絲桿卸載，車架梁受力不變，臺車立柱承受拉力P4 ；（3）其他工作時間，臺車車架梁承受壓力，底梁及行走承載。 按15、鋼架內(nèi)力計算公式，車架梁及立柱應(yīng)力驗算如下表： 車架選用截面(kgf/cm2)max(kgf/cm2)f(cm)焊制工字鋼60#橫梁I8524250.7焊制工字鋼50#立柱I1242焊制工字鋼60#橫梁II-1184焊制工字鋼50#立柱II1358焊制工字鋼60#橫梁III1292焊制工字鋼50#立柱III10482、臺車托架設(shè)計 臺車托架分為頂拱托架和邊拱托架。邊拱托架結(jié)構(gòu)簡單、受力桿件按照簡支梁計算；頂拱托架主要有頂縱梁、臺梁、小立柱、小立柱拉桿等組成結(jié)構(gòu)緊湊、受力效果好，按照框架結(jié)構(gòu)簡支梁進(jìn)行計算。四、機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計1、垂直升降機(jī)械 垂直升降機(jī)械起固定支撐作用的采用螺桿式千斤頂，螺桿和16、絲母均采用梯形螺紋。起重螺桿的設(shè)計主要是對螺桿直徑的確定，其次是對螺桿的自鎖性及穩(wěn)定性進(jìn)行驗算。根據(jù)在工地使用的特點，要求其中螺桿具有較大的鋼度。螺桿直徑按壓縮扭轉(zhuǎn)和彎曲的復(fù)合應(yīng)力來確定：=(Q/F+M/W)2+4(MT/WJ)21/2M=QliMT=Qdc/2*tg(+)W=0.1d13 WJ=0.2 d13d1(1.31.4) Q/1/2F=d12/4 tg=s/dC f=tg螺桿螺母間的摩擦角大于羅紋的升角時,可以保證自鎖。根據(jù)臺車自重及其他外力合計確定本臺車所選用的絲桿直徑為75mm，絲母直徑為110，螺紋型號為Tr10*300。2、水平支撐機(jī)械 水平支撐機(jī)械采用雙頭螺桿，它主要完成側(cè)17、向模板的就位與固定支撐，也可以作為鋼模板的橫向細(xì)微調(diào)節(jié)使用。水平支撐螺桿在立模襯砌時壓力較大。水平支撐機(jī)構(gòu)螺桿的螺紋內(nèi)徑d按照下列公式進(jìn)行計算：d1= 1.3*4 Q/1/2根據(jù)臺車側(cè)向收模力估算及其他外力合計確定本臺車所選用的絲桿直徑為65mm，絲母直徑為90mm，螺紋型號為Tr9*300。3、行走裝置設(shè)計 采用電機(jī)帶動擺線針輪減速機(jī)和開式齒輪的傳動，帶動主動輪，電動機(jī)與減速機(jī)直聯(lián)式。驅(qū)動計算中，因為襯砌臺車在隧洞中運行，可以不計風(fēng)阻力；考慮到軌道鋪設(shè)不平，洞內(nèi)運行條件差，其驅(qū)動功率應(yīng)適當(dāng)加大；隧道的縱向坡度影響較大，必須詳細(xì)計算驅(qū)動功率。F驅(qū)動=Gcos+Gsin P=Fv G臺車總重，約18、100噸摩擦系數(shù),取0.05代入數(shù)據(jù)P=10.3Kw。選用2臺7.5Kw電動機(jī)、減速機(jī)同時驅(qū)動，并采用制動器制動，速度控制在8m/min。五、液壓傳動機(jī)械設(shè)計1、液壓千斤頂基本尺寸確定 依據(jù)襯砌臺車方案設(shè)計確定的參數(shù)（荷載、行程）進(jìn)行計算；然后根據(jù)臺車結(jié)構(gòu)布置要求與操作，油缸基本參數(shù)與尺寸的規(guī)定，結(jié)合國內(nèi)油缸標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)、外徑系列尺寸選取油缸直徑。（1）活塞桿直徑dd= 4Q/1/2式中Q為活塞桿上的推力。活塞桿長度根據(jù)行程及布置要求決定，其受壓時的穩(wěn)定驗算與螺桿相同。（2）油缸內(nèi)直徑D1不考慮背壓影響時：D1= 4Q/P1/2 （推）D1= 4Q，/P+d21/2 （拉） 考慮背壓影響時：Q= A 1P 1 - A 2P 2 （推）Q =A 1P 1 - A 2P 2 （拉） （3）油缸壁厚計算 一般按照薄壁公式計算=QD1/2當(dāng)D/D11.1時，按照厚壁公式計算D= D1 (+P)/(- P)1/2項 目單位設(shè)計控制數(shù)據(jù)升降油缸行程鋼筒內(nèi)徑活塞桿直徑mmmmmm250250150邊模油缸行程鋼筒內(nèi)徑活塞桿直徑mmmmmm30010050平移油缸行程鋼筒內(nèi)徑活塞桿直徑mmmmmm10010045