midas台车计算书及建模过程.docx

实例十隧道衬砌台车案例1设计依据及规范1.1隧道二衬设计施工图纸。 1.2《钢结构设计规范》。 1.3《新编机械设计手册》。 1.4《路桥施工计算手册》。 1.5《MIDAS结构设计软件》。 2台车主体结构描述 台车设计为整体螺栓拼装结构，主构件为焊接结构，厂内制作，现场组装。在台车两端分别设置起升油缸和横移油缸，两侧设置侧模伸缩油缸。台车行走由电机控制，设计行走速度12m/min；横向伸缩，单侧200mm，侧向油缸拆立模，侧向丝杠支撑，垂直向伸缩，上下起升量200mm，主缸拆立模，顶丝杠支撑。 台车外形：高6.46m，宽9.5m，长6m，整车重量约64T。 台车净空：最高3.43m，最宽4.8m，可通过挖掘机、装载机、高度低于3m的施工机械。 门架形式：6米长台车共4棉3跨，跨距1.8米。每棉由主柱、横梁栓接组成，跨间采用系梁、斜撑将台车栓接成整体。主柱、横梁采用钢板焊接而成。 模板结构设计：全车纵向6米长由3块模板组成，每块模板宽2米。台车断面由二块顶模板、二块侧模板组成，二块顶模板间栓接连接，顶模板与侧模版间销轴连接。 行走系统：2台4kw电机、减速器，行走小车。 液压系统：4套升降主油缸，2套横移油缸，4套侧模伸缩油缸，公称压力20Mpa 横向、垂直方向伸缩丝杆的选择设计：伸缩丝杠采用梯形螺纹，丝杠两端为螺杆，中间加无缝钢管。 砼捣固窗、灌注孔的设计：捣固窗为450mmX400mm，梅花状布置。灌注孔直径125mm，共设置2处。 台车结构图如图1、图2所示。 图1隧道衬砌台车断面图QQ4O图2隧道衬砌台车侧立面图 3结构验算3.1基本参数设置（参考《路桥施工计算手册》） 台车加工钢材材质为Q235B,[6]=175MPa,[t]=106,E=206GPa。二衬钢筋混凝土比重=26KN/m3。混凝土浇筑速度应小于2m/h，两侧混凝土浇筑面高差应小于0.5m。 3.2载荷计算及工况分析 隧道二次衬砌过程中，台车主要承受荷载有混凝土压力荷载、混凝土倾倒及振捣荷载。其中混凝土压力荷载为静荷载，混凝土倾倒及振捣荷载为动荷载。荷载组合计算时，静荷载取分项系数1.2，动荷载取分项系数1.4。 3.2.1顶模板混凝土压力 台车顶部受压模板截面长度约为8.234m，混凝土厚度为0.5m，台车长度为6m， 单位面积顶部混凝土荷载q1=0.5X26=13KN/m2； 倾倒砼时的荷载q2=2KN/m2； 振捣砼时的荷载q3=2KN/m2； 台车顶部压力荷载组合：Q1=q1X1.2+q2X1.4+q3X1.4=21.2KN/m2。 3.2.2混凝土侧压力 混凝土侧压力：Pm=krh； 不加缓凝剂k=1；混凝土容重r=26kN/m3； 混凝土浇筑速度V=2m/h，混凝土入模时温度约为T=25°C； 因为：V/T=2.0/25=0.08^0.035； 故：h=1.53+3.8V/T=1.834m； 贝贝q1=krh=1X26.5KN/m3X1.834=48.6kN/m2； 倾倒砼时的荷载q2=2KN/m2； 振捣砼时的荷载q3=2KN/m2； 台车侧面压力荷载组合：Q2=q1X1.2+q2X1.4+q3X1.4=63.52KN/m2。 3.2.3工况分析 隧道二次衬砌分两步施工，两种工况。 工况1：施工隧道二次衬砌施工两侧混凝土，台车主要荷载为混凝土侧压力荷载、混凝土倾倒荷载及振荷载、台车自重。荷载模型图如图1所示： 563.56砧.3.53I6 5 63.5 6砧 .3.5 3 I 63.5 63.5 63.5 63.5 63.5 63.5 63.5 图3台车荷载模型图（工况1） 工况2：施工隧道二次衬砌施工顶部混凝土，台车主要荷载为混凝土侧压力荷载、顶部混凝土压力荷载、混凝土倾倒荷载及振荷载、台车自重。荷载模型图如图2所示： 25223■35.3萨6痍6砧勇.54.2.63.5 2 5 22 3■35.3 萨6痍6砧勇.5 4. 2. 63.5J63.563.563.5 63.563.563.563.5 图4台车荷载模型图（工况2） 采用Midas对结构进行建模计算分析，在台车结构实体模型中，共建立节点306个，梁单元586个，板单元138个。 边界条件：由于轨道两侧锚杆及撑地丝杆锚杆约束，台车底部设置横向、竖向位移约束，共16个约束点。模型建立主要包含以下内容： （1）定义材料和截面；（2）建立关键节点坐标；（3）建立台车支架梁单元； （4）建立台车模板面板单元；（5）定义边界条件；（6）定义荷载及荷载组合； （7）运行计算；（8）查看结果。 具体建模步骤如下： （1）定义材料和截面 单击鼠标右键，点击“材料和截面特性”一栏，点击“材料”，弹出材料和截面对话框，点击“添加”，弹出“材料数据”对话框，选择“设计类型为“钢材”，数据库“Q235