模板台车受力分析

一、前言：

钢模台车（简称台车）沿洞轴线方向看是一个不完整的圆柱壳（模板），和内部门架组成。模板分两侧边模和顶部模板。台车在衬砌过程中受力分析很复杂，由于砼是半流体且易凝固, 浇注过程为动态过程,所以受力也为动态程过。（即在一定时间范围内，砼一边浇注一边凝固，在砼未初凝时有力存在，初凝后力消失）。两侧边模主要受砼的侧向挤压力，顶部模板主要受砼的正压力，门架部份既受侧向力又受正压力及各种弯矩,受力情况较复杂。

二、边模侧压力的确定（侧压力只与浇注混凝土高度有关，与浇注混凝土厚度无关）。根据《建筑手册》中“现浇砼结构模板的设计”可知侧压力公式为：

F=0.22rct0β1β2V1/2

F—新浇筑砼对模板的最大侧压力（KN/M2） rc—混凝土的重力密度（KN/M3） t0—新浇筑混凝土的初时间（h），可按实测确定，当缺乏试验资料时，可采

用t0=200/（T+15）计算（T为混凝土的温度oC） V—混凝土的浇筑速度（m/h）

β1—外加剂影响修正参数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂

时取1.2

β2—混凝土坍落度影响修正参数，当坍落度小于30mm时取0.85,50—90mm

时取1.0, 110—150mm时取1.15

1、各参数的确定：

①rc取24KN/ M3 ②t0=200/(T+15)

=200/(25+15) =5

③ V的确定: V≤2.0 m/h（根据经验及参考日本歧阜工业公司计算值） ④ β1取1.0 ⑤ β2取1.15 2、侧压力计算：

F0=0.22x24x5x1.125x1x21/2 =42 KN/M2

混凝土侧压力设计值:

F1=F0×分项系数×折减系数 =42×1.2×0.85=42.84KN/m2

倾倒混凝土时产生的水平荷载、插入振捣时产生的水平荷载取4 KN/m2，则混凝土的总荷载设计值为:F’=42.84+4=46.84 KN/m2 （日本歧阜工业公司侧压力计算值为47KN/m2） 三、边模的强度验算

1、模板强度验算

由于模板的内表面每隔230mm有一根加强角钢，因此，我们可以把它简化成每隔230mm的梁单元来考虑。将宽度为230mm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.

面板厚度10mm，宽1.5M内间距220布置75#角钢，将侧压力视为均布载荷：

均布载荷：q=F x 0.22/1000 =46.84x0.23/1000 =10.77N/mm 弯 矩： M=ql2/10

=10.77x15002/10

=242.325x104 N·mm

模板一部分 模板截面模量： W=1/6 x (220x42)+9.93x103x2 =20.473 x 103 mm3 设计应力： σ=M/W

= 242.325x104/(20.473x103)

=118.36N/mm2注：fm为钢模板设计许用应力规范值。

挠度:fmax=5ql4/384EI=5×11.71×15004/384×210×109×750=0.49mm 挠度符合要求.

2、(1)弧板强度验算：(所采取的方法与模板强度校核一样)

弧板截面模量W=1/6［14x (220/2)2］

=30.858 x 103mm3

为了计算方便，将弧板按直板计算：

均布载荷： q=(Fx2025/1000)x1/2

=46.84 x 2025/1000 x 1/2 =47.43N/mm 弯 矩： M=ql/10

=47.84x20252/10 =1961x104N·mm

设计应力： σ=M/W

=1961x104/(3x30.858x103) =211.83N/mm2≤fm=215N/mm

弧板强度合符要求。

挠度:fmax=5ql4/384EI=5×47.43×15004/384×210×109×750=1.48mm

挠度符合要求.

模板联接通梁弧板模板局部联接通梁受力简图弧板受力简图

3、弧板联接梁的强度验算： 弧板联接梁为［20#组焊

截面模量： W=191.4x103 x2 =382.8x103 mm3 均布载荷： q=Fx1500/1000

=46.84x1500/1000

=70.29N/mm 弯 矩： M=ql2/10

=70.29x15002/10 =1582x104 N·mm

设计应力： σ=M/W

=1582x104/(382.8x103) =41.33N/mm<上拱板与弦梁联接成为一个穹形钢体，承受的正压力远大于侧向压力，故只需对上模板受正压力进行强度验算。模板每平方米上所受正压力，即混凝土的自重，衬砌厚度按1米计算，正压力： N=24 KN/m3 x 1m =24KN/m2

较侧压力46.84KN/m2小，但上模板刚度较下模板好。由下模板的计算可知，设计应力远小于许用应力，通过计算亦可得出上模板强度是符合要求的，在此不作计算