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6340盾构机计算书

6340盾构机计算书
6340盾构机计算书

φ6340mm隧道掘进机型号TM634 PMX

设计计算书

目录

页数1、计算条件 (3)

1.1工程条件 (3)

1.2地质条件 (3)

1.3计算模型 (4)

1.4盾构机规格 (5)

2、盾构机刀盘所需扭矩计算 (5)

2.1 计算条件 (5)

2.2 各参数的计算 (6)

2.3 所需扭矩计算 (7)

3、盾构机掘进时所需推力计算 (8)

3.1 计算条件 (8)

3.2 各参数的计算 (9)

3.3 推力计算 (10)

4、盾构机壳体强度计算 (11)

4.1 计算条件 (11)

4.2 各参数的计算 (11)

4.3 土荷载计算 (12)

4.4 盾构机壳体水平方向变位量的计算 (13)

4.5 载荷的计算 (13)

4.6 弯曲扭矩[M]及轴力[N]的计算结果 (14)

4.7 盾构机壳体应力σ的计算结果 (15)

5、切削刀具寿命的计算 (21)

5.1 地质概况 (21)

5.2 地质计算模型化 (21)

5.3 主切削刀计算 (21)

5.3.1 磨损高度与运转距离的关系 (21)

5.3.2主切削刀、刮刀的磨损系数 (22)

5.3.3刀具磨损计算公式 (23)

5.3.4刀具磨损计算结果 (24)

6、三排园柱滚子轴承计算 (25)

6.1 盾构机规格 (25)

6.2 载荷计算 (26)

6.2.1土载荷的计算 (26)

6.2.2 作用与三排园柱滚柱轴承上的载荷的计算 (26)

6.3、三排园柱滚柱轴承寿命计算: (27)

6.3.1三排园柱滚柱轴承规格 (27)

6.3.2 三排园柱滚柱轴承寿命计算 (27)

1、计算条件:

1.1、工程条件:

(1) 隧道长度 m

(2) 隧道最小转弯半径 250m

(3) 盾构机开挖直径φ6340m m

(4) 管片外径φ6200m m

(5)管片内径φ5500m m

(6)管片宽度 1200mm

(7)管片厚度 350mm

(8)分块数 5+1块

(9)管片重量 4.5t / 块

(10)隧道坡度‰

1.2、地质条件:

(1)土质淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、砂质粉土、粉砂、细砂

(2)隧道覆土厚度 5~30 m

(3)地下水位GL- 0.5 m

(4)间隙水压 MPa

(5)透水系数 cm/sec

(6)标准贯入值(N值)

(7)内摩擦角 deg

(8)粘着力 kN/cm2

(9)含水率(W%)

(10)地面负荷 6 tf/m2

(11)地层反力系数 kN/m2

1.3、计算模型

说明:由于整个计算全部采用在埋深30m ,承受最大水压力,因此计算偏

与安全。

图 1-1

根据小松公司的长期经验,切削刀的切削抵抗系数在粘土·淤泥质粘土土层(水土不分离)中最大(见表1-1切削阻力系数)。因此采用最恶劣的粘土·淤泥质粘土土层(水土不分离)以及隧道上方的土体松弛高度以全覆土来计算盾构机各主要参数。

表1-1切削阻力系数

0.5m

p=58.8kN/m 2

1.4、盾构机规格

盾构机主要参数如表1-2所示(详细的规格见盾构机技术规格书)。

表1-2 盾构机主要参数

2、盾构机刀盘所需扭矩的计算:

2.1 计算条件

***水、土不分离计算***

(1)土质粘土、淤泥质粘土(2)覆土 H 30 m

(3)水头 Hw 0m (※)(4)土的单位体积质量水位上部 W0 1.9t/m3

(5)土的单位体积质量水位下部 W1 1.9t/m3

(6)水的单位体积质量 W2 0t/m3 (※)(7)标准贯入试验值 N 0

(8)内摩擦角φ 0 deg

(9)地面载荷 S 6t/m2

(10)侧方土压系数 K1 0.7

(11)松弛土的粘着力 c 4,905 KN/ m2(12)盾构机外径 d 6.34 m

(13)盾构机半径 r 3.17 m

(14)壳体长L 8.680 m (15)盾构机质量 G 275t (16)掘削断面积 A 31.57 m2(17)刀盘开口率ξ 40% (18)刀盘半径 rc 3.15 m (19)刀盘厚 l 0.4 m (20)切削阻力系数(见表1-1) e s 1.2

(21)切削刀刃宽度 B0 12 cm (22)切深 t 2.3 cm (23)切削刀刃的前角θ 0.262 rad (24)主刀具数量(安装总数的一半) nt 39个(25)主刀具平均安装半径(≒d/4) Rk 1.585 m (26)刀盘支撑梁数 na 6 个(27)刀盘支撑梁平均安装半径 Ra 1.56 m (28)刀盘支撑梁外径 da 0.46 m (29)刀盘支撑梁长度la 0.712m (※)标记表示以水土不分离进行计算时不使用。

2.2 各参数的计算

1)松弛高度计算

①考虑地面负载时的覆土

H1 = H + S/W0 33.2 m

②松弛高度 H2

因为是用全覆土计算,所以松弛高度为:

H2 = H1 33.2 m

③松弛宽度 B

B = r×cos(45-φ/2)+r{1+sin(45-φ/2)}×tan(45-φ/2) 7.7 m 2)土压计算

作用在壳体上的土压为上部土压P1、侧压P2及下部土压P3的平均值。

①上部土压P1

P1 = H2×W1 617819 Pa { 63.tf/m2 }

②侧压 P2

P2 = K1×(H2+r)×W1 507663.3 Pa { 51.8tf/m2 }

③下部土压 P3

P3 = P1+G/(d×L) 662565 Pa { 67.6tf/m2 }

④平均土压 P

P = (P1+2×P2+P3)/4 573927.6 Pa { 58.5tf/m2 }

2.3 所需扭矩计算

盾构机刀盘扭矩是由刀具的切削阻力矩、面板及刀盘外周与地层的摩擦阻力矩、搅拌翼的阻力矩等组成。

1)刀具的切削阻力矩 T1

一个切削刀刃所需的阻力矩Hα根据村山·田经验公式计算

Hα = 2.1×es·B0·t2×10(-0。22·θ) 1374 N { 140kgf } T1 = nt×Hα×Rk 84.949 kN-m {8.66tf-m} 2)刀盘面板与地层间的摩擦阻力矩 T2

T2 = 4×π×c×(1-ξ)×rc3/6 1953 kN-m {199tf-m} 3)刀盘面板外周与地层间的摩擦阻力矩 T3

T3 = π×c×l×rc2 1432 kN-m {146tf –m} 4)搅拌翼的阻力矩 T4

T4 = 2×na×da×la×ra×c 301 kN-m {30.66tf-m} 5)所需扭矩 T

T = T1+T2+T3+T4 3771 kN-m {384.32 tf-m} 6)装备扭矩余量 S

装备扭矩T0时(100%时) 5151 kN-m {525tf-m} 安全率 S= T0/T 1.36倍

装备扭矩T1 时(120%时) 6181 kN-m {630tf-m} 安全率 S= T0/T 1.64倍

由计算可知,本盾构机在100%扭矩时(=525tf-m)是理论计算的1.36倍,有充足的余量,特别是在120%扭矩时(=630 tf-m)是理论计算的1.64倍,本盾构机配置了充分的扭矩。足以保证工程的需要。

3、盾构机所需推力的计算:

3.1计算条件

***水、土不分离计算***

(1)土质粘土、淤泥质粘土

(2)覆土 H 30m

(3)水头 Hw 0m (※)

(4)土的单位体积质量水位上部 W0 1.9t/m3

(5)土的单位体积质量水位下部 W1 1.9t/m3

(6)水的单位体积质量 W2 0t/m3 (※)

(7)标准贯入试验值 N 0

(8)内摩擦角φ 0 deg

(9)地面载荷 S 6t/m2

(10)土压系数 K1 0.7

(11)松弛土的粘着力 c 4,905 KN/ m2

(12)盾构机外径 d 6.34 m

(13)盾构机半径 r 3.17 m

(14)壳体长L 8.68 m

(15)盾构机质量 G 275 t

(16)掘削断面积 A 31.57 m2

(17)后续设备的质量 GB 88t

(18)牵引系数μ 0.5

(19)管片外径 Ds 6.2 m

(20)管片与盾尾密封的摩擦阻力μs 0.3

(21)盾尾密封数 n 3 道

(22)盾尾密封挤压力 PT 0.00314 MN/m (※)标记表示以水土不分离进行计算时不使用。

3.2 各参数的计算

(1)松弛高度计算

·考虑地面负载时的覆土

H1 = H + S/W0 33.2 m ·松弛高度 H2

因为是用全覆土计算,所以松弛高度为:

H2 = H1 33.2 m (松弛宽度 B)

B = r×cos(45-φ/2)+r{1+sin(45-φ/2)}×tan(45-φ/2) = 7.7 m

(2) 土压计算

作用在壳体上的土压为上部土压P1、侧压P2及下部土压P3的平均值。

①上部土压P1

P1 = H2×W1 617819 Pa { 63.tf/m2 }

②侧压 P2

P2 = K1×(H2+r)×W1 507663.3 Pa { 51.8tf/m2 }

③下部土压 P3

P3 = P1+G/(d×L) 662565 Pa { 67.6tf/m2 }

④平均土压 P

P = (P1+2×P2+P3)/4 573927.6 Pa { 58.5tf/m2 }

3.3 推力计算

盾构机推力由壳体外周摩擦阻力、胸板所受的土压与水压、后续设备的牵引力、管片与盾尾密封的摩擦阻力等组成。

1)克服壳体外周摩擦阻力的推力 F1

F1 = π×d×L×c 8480 kN { 865.3 tf }

2)克服胸板所受的土压与水压的推力 F2

F2 = A×P2 16027kN { 1634tf } 3)克服后续设备的牵引力的推力 F3

F3 = GB×μ 614.6 kN { 62.7tf}

4)克服管片与盾尾密封摩擦阻力的推力 F4

F4 = π×Ds×μs×n×PT 55 kN { 6tf} 5)推进时所需推力

F = F1+F2+F3+F4+ 25177 kN {2569tf}

6)装备推力安全率

虽然对曲线施工和方向控制来说盾构机推进油缸数量多比较好,但受空间的限制,所以尺寸及数量受到制约。

装备推力 F0= 1715×22 37730 kN {3850tf}

安全率 F0/F 1.5倍

由计算可知,本盾构机配置了充分的推力。

注:本计算从安全考虑,土压计算时的松弛高度采用全覆土计算,而实际上松弛高度要比全覆土小,所以上述装备推力十分充分。

并且,本盾构机的装备推力为所需理论推力的1.5倍,对应曲线施工也具有充分的余量。

4、盾构机壳体强度计算

4.1计算条件

全覆土(水、土不分离计算)

(1) 复土深度 H=30m

(2) 地下水位 Hw=0.50m

(3) 土的质量(水上部分)γ=19 kN/m3

(4) 土的质量(水下部分)γ’=19 kN/m3

(5) 水的质量γw=0 kN/m3

(6) 土的内部摩擦角 Q=0度

(7) 地盘反力系数 K=15,000 kN/m2

(8) 盾构机外径 D=6.34m

(9) 盾构机半径 R=3.17m

(10) 盾构机长度 L=8.68m

(11) 盾构机自重 G=2695tkN

(12) 盾构机壳体板厚 T=4.0cm

(13) 路面负荷 S=58.5 kN/m2

4.2各参数的计算

(1)土压系数[λ’]

土压系数λ’,在本工程软土层地质清楚的场合,取0.850。如果地质情况不够清楚时,使用上式计算。

(2)盾构机单位面积质量[G1]

kN/m2

(3)壳体断面惯性矩(每

100cm) [I]

4

(4) 壳体断面抗弯模数(每100cm) [Z]

3

(5) 壳体断面积(每100cm) [A]

A=100×

T 400 cm 2

(6) 松弛土宽度[B1] 因采用全覆土,故该项可不计算

(7) 水土一体+地面负荷 [σv]

σv=(Pe1)=γ×H+P0 628.8 kN/m 2 (8) 盾构机外径2倍的土压 [σ2D]

240.92 kN/m 2

因采用全覆土计算,故采用水土一体+地面负荷

[σv]= 628.8 kN/m 2

4.3 土荷载计算

(1) 盾构机顶部垂直载荷 [P1]

土压 Pe1=γ×H+P0 628.8 kN/m 2 水压 Pw1=Hw ×γw 0.0 kN/m 2 合计 P1=Pe1+Pw1 628.8 kN/m 2 (2) 盾构机顶部水平载荷 [Q1]

土压 Qe1=Pe1×K1 534.5 kN/m 2 水压 Qw1=Hw ×γw 0.0 kN/m 2 合计 Q1=Qe1+Qw1 534.5kN/m 2 (3) 盾构机底部水平载荷 [Q2]

土压 Qe2=Qe1+γ’×D ×K1 636.9 kN/m 2 水压 Qw2=(Hw +D )×γw 0.0 kN/m 2 合计 Q2=Qe2+Qw2 636.9 kN/m 2

λ

σ??=D D 22

(4) 盾构机底部垂直载荷 [P2]

自重 Pg =π×g1 49.0 kN/m 2 土压 Pe2=Pe1 628.8 kN/m 2 水压 Pw2=Qw2 0.0 kN/m 2 合计 677.8 kN/m 2 (5) 松弛土高度[H2]

因为是用全覆土计算,所以松弛高度为:

H2 = H1 33.8 m

4.4 盾构机壳体水平方向变位量的计算 (1)由盾构机自重引起的地盘反力的变位量[δ]

E = 钢铁的弹性模量 = 20.58×106 (N/cm 2) η=弯曲刚性有效率=1.000

4.5 载荷的计算

(1)垂直载荷{P1}起的扭矩[M1 kN-m]及轴力[N1 kN]

kN

(2)水平载荷{Q1}起的扭矩[M2 kN-m]及轴力[N2 kN]

kN

[]θ

θ2

sin Rc P1=N1??[]θ

θ2

cos Rc Q1=N2??

(3)水平三角形载荷{Q2-Q1}起的扭矩[M3 kN-m]及轴力[N3 kN]

kN

(4)由地层反力{K ?δ}引起的扭矩[M4 kN-m]及轴力[N4 kN] ① 0≤X ≤π/4

kN-m kN ② π/4≤X ≤π/2

kN-m

kN

(5)盾构机自重{π?g 1}引起的扭矩[M5 kN-m]及轴力[N5 kN]

4.6弯曲扭矩[M]及轴力[N]的计算结果 (1) 弯曲扭矩[M]计算结果 (KN-m/m ) []()2

cos 3536.02346.04Rc

K M ????-=δθθ[]Rc

K N ????=δθθcos 3536.04[]()232cos 2357.0sin 5.03487.04Rc

K M ????+?+-=δθθθ[]()Rc K N ?????++?-=δθθθθθcos sin 7071.0cos cos 7071.042

2

(2)轴力[N]的计算结果 (KN/m)

4.7 盾构机壳体应力σ的计算结果

(1) 在壳体外侧产生的应力[σ外侧]

2

(2) 在壳体内侧产生的应力[σ内侧]

2

(3)壳体产生的应力的计算结果 (kN/m2)

容许应力为: 210,000 kN/m2

根据计算本次盾构机壳体盾尾厚度为4cm时,将采用抗拉强度490N/mm2级钢材。

结论:本盾构机壳体的容许应力、容许应变具有充足的余量。

小松公司建议:

因为本次投标盾构机覆土最大为30m,盾尾受力较大,而以上计算时,盾尾壳体厚度采用40mm,因此,盾尾应力、应变也较大,除了采用抗拉强度490N/mm2级钢材外,可以将盾尾钢板厚度从40mm增至45mm:

(1)在盾构机直径不变的情况下,将盾尾间隙从30mm改为25mm,盾尾钢板厚度从40mm增至45mm。

(2)在保持盾尾间隙为30mm的条件下,将盾构机直径从φ6340mm增至φ6350mm,则钢板厚度可以从40mm增至45mm。

因此,如果盾尾钢板厚度采用45mm时,应力为155,681 kN/m2,可采用Q255钢板。盾尾钢板40mm及45mm的解析见下图:

1、盾尾钢板45mm的解析图

盾尾厚度为45mm的应力解析图

盾尾厚度为45mm的应变解析图

2、盾尾钢板40mm的解析图

盾尾厚度为40mm的应力解析图

水轮机的选型计算

一、水轮机选型计算的依据及其基本要求.....................................................................1 1 水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据.................................1 2 水轮机选型计算应满足下述基本要求......................................................1 二、反击式水轮机基本参数的选择计算..................................................................1 1 根据最大水头及水头变化范围初步选定水轮机的型号.................................1 2 按已选定的水轮机型号的主要综合特性曲线来计算转轮参数.................................1 3 效率修正..........................................................................................4 4 检查所选水轮机工作范围的合理性.........................................................4 5 飞逸转速计算....................................................................................5 6 轴向推力计算....................................................................................5 三、水斗式水轮机基本参数的选择计算......................................................10 1 水轮机流量.......................................................................................10 2 射流直径d 0.......................................................................................10 3 确定D1/d 0.......................................................................................10 4 水轮机转速n ....................................................................................10 5 功率与效率................................................................................................11 6 飞逸转速..........................................................................................12 7 水轮机的水平中心线至尾水位距离A ......................................................12 8 喷嘴数Z 0的确定....................................................................................12 9 水斗数目Z1的确定.................................................................................12 10 水斗和喷嘴的尺寸与射流直径的关系...................................................13 11 引水管、导水肘管及其曲率半径.........................................................13 12 转轮室的尺寸..............................................................................14 A 水机流量..........................................................................................17 B 射流直径.............................................................................................17 C 水斗宽度的选择..........................................................................................17 D D/B 的选择.............................................................................................17 E 水轮机转速的选择.......................................................................................17 F 单位流量的计算..........................................................................................17 G 水轮机效率................................................................................................18 H 飞逸转速................................................................................................18 I 转轮重量的计算..........................................................................................18 四、调速器的选择.............................................................................................20 1 反击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 2 冲击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 五、阀门型号、大小的选择.................................................................................21 1 球阀的选择................................................................................................21 2 蝴蝶阀的选择 (22) 目 录

交安三类试题教学内容

1. 日最高气温达到37℃以上、40℃以下时,用人单位在气温最高时段()小时内不得安排室外露天作业。 A.6.0 B.5.0 C.4.0 D.3.0 正确答案:D 2. 顶管施工中,管子的顶进或停止,应以()发出信号为准。 A.工具管头部 B.现场指挥 C.安全员 D.其他 正确答案:A 3. .②机械联接的强度由联接中()的强度决定。 A.最强环节 B.最薄弱环节 C.各环节加权平均 D.综合计算 正确答案:B 4. 爆破法破碎冻土,爆破施工要离建筑物( )以外。 A. 30m B. 40m C. 50m D. 100m 正确答案:C 5. 人工开挖土方时,两人应保持()的操作间距。 A.1m B.1~2m C.2~3m D.5~4m 正确答案:C 6. 建筑起重机械安装完毕经自检合格后,()应在验收前委托有相应资质的检验检测机构监督检验。 A.出租单位 B.安装单位 C.使用单位 D.建设单位

正确答案:C 7. 施工现场宿舍、办公室等临时用房建筑构件的燃烧性能等级应为();当采用金属夹芯板材时,其芯材的燃烧性能等级应为()。 A.A级,A级 B.A级,B级 C.B级,B级 D.B级,C级 正确答案:A 8. 剪刀撑:设在脚手架外侧面、与墙面平行的十字交叉斜杆,可增强脚手架的()。 A.纵向刚度 B.竖向刚度 C.横向刚度 D.其他 正确答案:A 9. 摊铺机停放在通车道路上时,周围必须设置明显的安全标志。夜间应设红灯示警,其能见度不得小于()m。 A.50m B.100m C.150cm D.200m 正确答案:C 10. 下列不属于建筑起重机械使用单位安全职责的是()。 A.制定建筑起重机械生产安全事故应急救援预案 B.在建筑起重机械活动范围内设置明显的安全警示标志,对集中作业区做好安全防护 C.设置相应的设备管理机构或者配备专职的设备管理人员,负责起重机械的安全管理工作 D.制定建筑起重机械安装、拆卸工程生产安全 事故应急救援预案 正确答案:D

盾构主要参数的计算和确定

盾构主要参数的计算和确定 1、盾构外径: 盾构外径D=管片外径D S+2(盾尾间隙δ+盾尾壳体厚度t) 盾尾间隙δ--为保证管片安装和修复蛇行,以及其他因素的最小富余量,一般取25—40mm; 结合五标地质取多少? 2、刀盘开挖直径: 软土地层,一般大于前盾0—10mm,砂卵石地层或硬岩地层,一般大于前顿外径30mm,五标刀盘开挖直径如何确定的? 3、盾壳长度 盾壳长度L=盾构灵敏度ξx盾构外径D 小型盾构D≤3.5M,ξ=1.2—1.5;中型3.5M<D≤9M,ξ=0.8—1.2; 大型盾构D>9M;ξ=0.7—0.8; 4、盾构重量 泥水盾构重量=(45---65)D2,由于本线路存在线下溶土洞的可能,再掘进中能否通过此核算,盾构主机是否沉陷? 5、盾构推力 盾构总推力F e=安全储备系数AX盾构推进总阻力F d 安全储备系数A---一般取1.5---2.0。 盾构推进总阻力F d=盾壳与周边地层间阻力F1+刀盘面板推进阻力F2+管片与盾尾间摩擦力F3+ 切口环贯入地层阻力F4+转向阻力F5+牵引后配套拖车阻力F6 盾壳与周边地层间阻力F1计算中,静止土压力系数或土的粘聚力取盾体范围内的何点的? 刀盘面板推进阻力F2,对于泥水盾构或土压盾构土仓压力如何确定的? 管片与盾尾间摩擦力F3中,盾尾刷与管片的摩擦系数取偏大好吗?盾尾刷内的油脂压力如何定? 计算中土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算? 6、刀盘扭矩 刀盘设计扭矩T=刀盘切削扭矩T1+刀盘自重形成的轴承旋转反力矩T2+刀盘轴向推力形成的旋 转反力矩T3+主轴承密封装置摩擦力矩T4+刀盘前面摩擦扭矩T5+刀盘圆周摩擦反力矩T6+刀盘 背面摩擦力矩T7+刀盘开口槽的剪切力矩T8 刀盘切削扭矩T1中的切削土的抗压强度q u如何确定? 刀盘轴向推力形成的旋转反力矩T3 计算中土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算? , 刀盘圆周摩擦反力矩T6计算中,土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算? 刀盘背面摩擦力矩T7中土仓压力P W如何确定? 7、主驱动功率 主驱动工率储备系数一般为1.2---1.5,主驱动系统的效率η如何确定? 8、推进系统功率 推进系统功率W f=功率储备系数A W X最大推力FX最大推进速度VX推进系统功率ηW 功率储备系数A W一般取1.2---1.5, 最大推力F、最大推进速度V如何定? 推进系统功率ηW=推进泵的机械效率X推进泵的容积率X连轴器的效率 9、同步注浆能力 每环管片理论注浆量Q=0.25X(刀盘开挖直径D2—管片外径D S2)X管片长度L 推进一环的最短时间t=管片长度L/最大推进速度v 理论注浆能力q=每环管片理论注浆量Q/推进一环的最短时间t 额定注浆能力q p=地层的注浆系数λX理论注浆能力q/注浆泵效率η 地层的注浆系数λ因地层而变一般取1.5---1.8。

水电站厂房参数设计计算书

水电站厂房 第一节几种水头的计算(1) H max=Z蓄—Z单机满出力时下游水位 H r= Z蓄—Z全机满出力时下游水位 H min=Z底—Z全机满出力时下游水位 一、H max的计算。 1 假设H max=84m 由公式Nr=K Q H 公式中 Nr为单机出力50000KW K 为出力系数8.5 H 为净水头=H0—ΔH=0.97H0 (ΔH=0.03H0) Q 为该出力下的流量。 故解出Q=70.028m3/s 查下游流量高程表得下游水位为198.8m 上游水位为284m ΔH=0.03 (284—198.8)=2.6m 又因为284—84—2.6= 197.4 2 重新假设Hmax=83m 由公式Nr=K Q H 解出Q=70.87m3/s 查下游流量高程表得下游水位为199.3m 上游水位为284m ΔH=0.03 (284—199.3)=2.5m

又因为284—83—2.5=198.5 故H max=83m 二、H min的计算。 1 假设H min=60m 由公式Nr=K Q H 公式中 Nr为全机出力200000KW K 为出力系数8.5 H 为净水头=H0—ΔH=0.97H0 (ΔH=0.03Ho) Q 为该出力下的流量。 故解出Q=392.16m3/s 查下游流量高程表得下游水位为203.50m 上游水位为264m ΔH=0.03 (264—203.50)=1.80m 又因为264—60—1.80=202.20< 203.50 2 重新假设Hmin=59m 由公式Nr=K Q H 解出Q=398.80m3/s 查下游流量高程表得下游水位为203.58m 上游水位为264m ΔH=0.03 (264—203.58)=1.77m 又因为264—59—1.77=203.23 = 203.58 故H min=59m 三、H r的计算。

计算盾构施工过程中衬砌内力的两种方法比较

计算盾构施工过程中衬砌内力的两种方法比较 【摘要】盾构隧道的建造是一个多步骤施工的过程,为了更好地分析衬砌的受力状况,采用地层—结构法和荷鞍—结构法从不同角度对施工过程加以模拟,并各有侧重。地层—结构法引进应力释放系数概念,依据结构与土相互作用的观点,对施工过程中影响隧道内力的因素进行分析,奉文还针对施工过程中注浆压力、注浆影响范围对衬砌内力产生的影响进行了讨论;同时,采用荷载—结构法,考虑施工过程中荷载的变化,特别是注浆压力的变化米计算衬砌结构内力。最后,结合工程实例,比较了两种计算方法给出计算结果的差别,这为设计方法的改进提供了依据。【关键词】盾构隧道施工过程地层—结构法荷载—结构法1前言 盾构机械施工时,首先依靠盾构机本身的刚性支护和开挖面土压力的平衡装置而开挖前方土体,随着盾构的推进,不断拼装管片,同时在盾尾向衬砌环外围进行注浆。由于注浆材料的逐渐凝固以及土体的固结,整个隧道的隧道受力状态趋于稳定,投入运营使用。在运营阶段,又会受到列车的振动荷载和人群荷载。从以上过程可以看出:盾构隧道的建造是一个复杂的多步骤施工过程。在进行衬砌内力分析中为

了模拟施工过程,地层—结构法与荷载—结构法分别采用了不同的假设条件和设计理论,以期全面的反映盾构衬砌的受力状况。荷载—结构法首先把一切影响因素转化为荷载作用在结构上,这样需要引进诸多假设,如假设水土压力分布形式,地基抗力等。然后利用按最不利工况荷载组合的原则来进行内力分析,寻求盾构隧道内力包络图。地层一结构法分析中引进应力系数释放的概念,将土与隧道作为一个整体宋分析计算,建立模拟盾构隧道衬砌施工全过程的有限元分析模型,这就回避了荷载结构法中引进的假设,从最大限度上模拟了各个施工因素对衬砌受力的影响。本文依据自行研制的同济曙光软件,采用地层—结构法和荷载—结构法对盾构隧道的施工过程做出模拟,并比较分析结果。 2盾构衬砌的结构分析模型 2.1管片的离散化 盾构隧道衬砌结构通常属管片—接缝构造体系,其在隧道横断面上为若干管片通过螺栓连接成管片环,在隧道纵向上为管片环通过纵向螺栓连接,呈通缝或错缝拼装而成。在地层一结构法和荷载—结构法中,都可以将衬砌离散为二结点六自由度的梁单元如图1所示,假定隧道管片材料处于弹

盾构机反力架计算书

盾构机反力架计算书 太平桥站盾构始发反力架支撑计算书一、工程情况说明 哈尔滨地铁一号8标工业大学—太平桥区间投入一台德国海瑞克盾构机进行施工,编号S-285,从太平桥站西端头下井。我们对反力架采取水平撑加斜支撑的形式加固,将反作用力传递至车站底板、中板及侧墙。 二、反力架及支撑示意图 12 中板 侧反反 力力 墙 架架 底板底板 12 1-12-2 计算说明: 1、根据以往施工情况,始发盾构机推力按照800T进行计算,其中底部千斤顶油压按照200bar,两侧按照140bar,顶部千斤顶不施加推力; 2、通过管片和基准钢环调节,每组千斤顶所在区域按照均布荷载进行计算; 3、水平支撑采用200mm及250mm宽翼缘H型钢,分别支撑与车站底板及侧墙上,斜撑采用200mm宽翼缘H型钢,45度角撑于车站底板上; 4、反力架经几次始发使用,梁自身抗弯和抗剪无问题,本次不予计算。三、力学模型图

A 44.7t/m44.7t/mBD C 89.4t/m 盾构机在顶推过程中反力架提供盾构向前掘进的反力,通过焊接在反力架上的型钢支撑, 将力传递到车站结构上。为保证反力架能够提供足够的反力,以确保前方地层不会发生较大 沉降。要求型钢支撑强度足够。 四、计算步骤 1、模型简化 假设千斤顶推力平均分配到四个支撑边,即每边承受200t的压力。 2、轴力验算 1)底边 σ,F/A,F/(8,A,2,A),2000000/(8,6428,2,9218),28.6MPa 112 2 200mm H型钢截面面积A=6428mm1 2 250mm H型钢截面面积A=9128mm2 σ,σ,210MPa 1max 2)右侧边 σ,F/A,F/(10,A),2000000/(10,6428),31.1MPa 21 σ,σ,210MPa 2max 3)顶边 σ,F/A,F/(4,A),2000000/(4,6428),77.8MPa 31 σ,σ,210MPa 3max

地下建筑结构课程设计 隧道盾构施工

目录 1 荷载计算-------------------------------------3 1.1 结构尺寸及地层示意图-----------------------3 1.2 隧道外围荷载标准值-------------------------3 1.2.1 自重--------------------------------3 1.2.2 均布竖向地层荷载----------------------4 1.2.3 水平地层均布荷载----------------------4 1.2.4 按三角形分布的水平地层压力--------------5 1.2.5 底部反力-----------------------------5 1.2.6 侧向地层抗力--------------------------5 1.2.7 荷载示意图----------------------------6 2 内力计算---------------------------------------6 3 标准管片配筋计算--------------------------------8 3.1 截面及内力确定-----------------------------8 3.2 环向钢筋计算--------------------------------8 3.3 环向弯矩平面承载力验算-----------------------11 4 抗浮验算-------------------------------------10 5 纵向接缝验算--------------------------------12 5.1 接缝强度计算------------------------------12 5.2 接缝张开验算------------------------------14 6 裂缝张开验算------------------------------15 7 环向接缝验算----------------------------16

盾构反力架安装专项方案及受力计算书

目录 一、工程概况 (2) 二、反力架的结构形式 (2) 2.1、反力架的结构形式 (2) 2.2、各部件结构介绍 (2) 2.3、反力架后支撑结构形式 (4) 三、反力架安装准备工作 (5) 四、反力架安装步骤及方法 (5) 五、反力架的受力检算 (6) 5.1、支撑受力计算 (6) 5.2、斜撑抗剪强度计算 (8) 六、反力架受力及支撑条件 (8) 6.1、强度校核计算: (10) 6.2、始发托架受力验算 (11)

一、工程概况 东莞市轨道交通R2线2304标土建工程天宝站~东城站盾构区间工程起点位于天宝站,终点位于东城站。盾构机由天宝站南端盾构始发井组装后始发,利用吊装盾构机的260t履带吊安装反力架。 二、反力架的结构形式 2.1、反力架的结构形式 如图一所示。 图一反力架结构图 2.2、各部件结构介绍 (1) 立柱:立柱为箱体结构,主受力板为30mm钢板,筋板为

20mm钢板,材质均为Q235-A钢材,箱体结构截面尺寸为700mmX500mm,具体形式及尺寸见图二。 图二立柱结构图 (2) 上横梁:结构为箱体结构,主受力板为30mm钢板,筋板为20mm钢板,材质均为Q235-A钢材,箱体结构截面尺寸为700mmX500mm,其结构与立柱相同。 (3) 下横梁:箱体结构,主受力板为30mm,筋板为20mm钢板,材质均为Q235-A,箱体结构截面尺寸为250mmX500mm,其结构如图三所示。 图三下横梁结构图

(4 )八字撑:八字撑共有4根,上部八字撑2根,其中心线长度为1979mm,下部八字撑2根,其中心线长度为2184mm,截面尺寸如图四所示。 图四八字撑接头结构图 2.3、反力架后支撑结构形式 后支撑主要有斜撑和直撑两种形式,按照安装位置分为立柱后支撑、上横梁后支撑、下横梁后支撑。 立柱支撑(以左线盾构反力架为例):线路中心左侧(东侧)可以直接将反力架的支撑固定在标准段与扩大端相接的内衬墙上;线路中心线右侧(西侧)材料均采用直径500mm,壁厚9mm的钢管。始发井东侧立柱支撑是3根直撑(中心线长度为1700mm),始发井西侧立柱是2根斜撑(中心线长度分别为5247mm和3308mm,与水平夹角均为45度)和一根直撑(底部)。如下图所示 1700

水轮机选型设计计算书 原稿

第一章 水轮机的选型设计 第一节 水轮机型号选定 一.水轮机型式的选择 根据原始资料,该水电站的水头范围为18-34m , 二.比转速的选择 水轮机的设计水头为m H r 5.28= 适合此水头范围的有HL240和ZZ450/32a 三.单机容量 第二节 原型水轮机主要参数的选择 根据电站建成后,在电力系统的作用和供电方式, 初步拟定为2台,3台,4台三种方案进行比较。 首先选择HL240 n11=72r/min 一.二台 1、计算转轮直径 水轮机额定出力:kw N P G G r 67.66669 .0106.04 =?== η 上式中: G η-----发电机效率,取0.9 G N -----机组的单机容量(KW ) 由型谱可知,与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量,则Q 11r =1.155m 3 /s,对应的模型效率ηm =85.5%,暂取效率修正值 Δη=0.03,η

=0.855+0.03=0.885。模型最高效率为88.5%。 m H Q P D r r 09.2885 .05.28155.181.967 .666681.95 .15.1111=???== η 按我国规定的转轮直径系列(见《水轮机》课本),计算值处于标准值2m 和2.25m 之间,且接近2m ,暂取D 1=2m 。 2、计算原型水轮机的效率 914.02 46 .0)885.01(1)1(155 110max =--=--=D D M M ηη Δη=η max -ηM0=0.914-0.885=0.0.029 η=ηm +Δη=0.855+0.029=0.884 3、同步转速的选择 min /18.1972 95 .0/5.2872av 1110r D H n n =?== min /223.11855 .0884 .07210 M 0 T 11011r n n =-?=-=?)( )( ηηmin /223.73223.172n 1111r 11r n n m =+=?+= 4、水轮机设计单位流量Q11r 的计算 r Q 11= r r r H D η5 .12181.9P =884.05.28281.967.66665.12???=1.2633 m /s 5、飞逸转速的计算 r n = 1 11max D H n r =73.223×28.33=212.851r/min 6、计算水轮机的运行范围 最大水头、平均水头和最小水头对应的单位转速 min)/609.66223.18.332 180.19711max 1min 11r n H nD n =-?=?-= min)/(777.70223.195 .0/5.282180.19711av 111r n H nD n a =-?=?-=

泥水盾构出渣量及出浆比重计算

长沙市南湖路湘江隧道泥水盾构泥水处理 对于泥水平衡盾构掘进来说,最重要的一点就是保持进出浆动态平衡,以及掘进速度与进出浆比重匹配。 一 泥水动态平衡 进(出)浆流量为Q,进浆比重ρ1,出浆比重ρ2,掘进速度ν,盾构直径为D ,围岩比重ρ3,不同岩层原状土比重分别ρa3,ρb3,ρc3.....,下面为正常掘进动态平衡式: ()2 3122D Q Q ∏=-υρρρ (1) Q-进(出)浆流量,单位m3/h ρ1-进浆比重,单位,KG/m3 ρ2-出浆比重单位,KG/m3 ν-掘进速度,m/h 盾构机的掘进速度一般情况都是mm/min,而不是m/h ρ3-围岩比重,KG/m3 D-盾构外壳直径,m 此计算式表示单位时间匀速掘进一定进尺,实际出渣量、理论出渣量与进出浆比重的匹配关系。 二 盾构掘进状态 1 按掘进状态是否连续可分为正常掘进状态和非正常掘进状态。 1)正常掘进状态 正常掘进状态为在掘进施工中建立科学合理的泥水压力,并保证进浆泥浆具有良好的携渣性能,各项指标均符合要求,掘进当中不出现压力非正常

波动情况,按照方案设定速度保持相对均匀速度连续掘进,掘进中盾构机相关设备运转正常,不出现停机情况。 2)非正常掘进状态 非正常掘进状态是因为某些因素如泥浆站泥浆池满浆、设备故障导致掘进不连续,此种不连续掘进状态增加了非正常的工序如泥水管循环?掘进速度的变化不利于出渣判断。 三掘进出渣量计算及相关参数 泥水盾构掘进中出渣的多少关系到地表沉降、隧道成型及隧道稳定。所以在掘进中如何科学合理的控制出渣尤为重要,下面根据掘进参数对出渣量的相关问题的进行分析。 1 出浆比重计算 根据以上计算式(1)可得出浆比重: ρ2= () Q Q D 1 2 32 ρ υ ρ+ ∏ (2) = () 1 2 32ρ υ ρ + ∏ Q D (3) 进(出)浆流量为800m3,ρ1=m3,中风化圆砾岩ρ3=m3,盾构外壳直径为,掘进速度取ν=10 mm/min,即ν= m/min,得: ρ2= () 800 30 .1 800 2 65 . 11 14 .3 6.0 43 .22? + ? ? =m3 此处的掘进的速度的单位应当为mm/min 或者为m/h,应当保持单位的统一性;还有盾构机在正常掘进的时候的流量绝对不会是800m3 根据以上计算与实际掘进中实测进出浆泥浆比重相符合。

水电站课程设计计算书

水电站厂房课程设计计算书 1.蜗壳单线图的绘制 1.1 蜗壳的型式 根据给定的基本资料和设计依据,电站设计水头Hp=46.2m ,水轮机型号 :HL220-LJ-225。可知采用金属蜗壳。又Hp=46.2m>40m ,满足《水电站》(第4版)P32页对于蜗壳型式选择的要求。 1.2 蜗壳主要参数的选择 金属蜗壳的断面形状为圆形,根据《水电站》(第4版)P35页可知:为了获得良好的水力性能及考虑到其结构和加工工艺条件的限制,一般取蜗壳的包角为0345?=。 通过计算得出最大引用流量m ax Q 值,计算如下: ○ 1水轮机额定出力:15000 156250.96 f r f N N KW η= = = 式中:60000150004 f KW N KW = =,0.96f η=。 ○ 2'31max 3 3 2222115625 1.11 1.159.819.81 2.2546.20.904 r p N Q m s D H η = = =

软土地区地铁盾构隧道课程设计计算书(1)

软土地区地铁盾构隧道课程设计说明书 (共00页) 姓名杨均 学号 070849 导师丁文琪 土木工程学院地下建筑与工程系 2010年7月

1. 设计荷载计算 1.1 结构尺寸及地层示意图 ?=7.2 ?=8.9 2 q=20kN/m 图1-1 结构尺寸及地层示意图 如图,按照要求,对灰色淤泥质粉质粘土上层厚度进行调整: mm 43800 50*849+1350h ==灰。 按照课程设计题目,以下只进行基本使用阶段的荷载计算。 1.2 隧道外围荷载标准值计算 (1) 自重 2 /75.835.025m kN g h =?==δγ (2)竖向土压 若按一般公式:

2 1 /95.44688.485.37.80.11.90.185.018q m KN h n i i i =?+?+?+?+?==∑=γ 由于h=1.5+1.0+3.5+43.8=48.8m>D=6.55m ,属深埋隧道。应按照太沙基公式或普氏公式计算竖向土压: a 太沙基公式: )tan ()tan (0010 ]1[tan )/(p ??? γB h B h e q e B c B --?+--= 其中: m R B c 83.6)4/7.75.22tan(/1.3)4/5.22tan(/0000=+=+=? (加权平均值0007.785 .5205 .42.7645.19.8=?+?= ?) 则: 2 )9.8tan 83 .68 .48()9.8tan 83.68 .48(11/02.18920]1[9 .8tan )83.6/2.128(83.6p m KN e e =?+--=-- b 普氏公式: 2 012/73.2699.8tan 92.7832tan 32p m KN B =??== ?γ 取竖向土压为太沙基公式计算值,即: 2 1/02.189p m KN e =。 (3) 拱背土压 m kN R c /72.286.7925.2)4 1(2)4 1(2G 22=??- ?=?- =π γπ 。 其中: 3/6.728 .1645.11 .728.10.8645.1m KN =+?+?= γ。 (4) 侧向主动土压 )2 45tan(2)245(tan )(q 0021? ?γ-?--?+=c h p e e 其中: 21/02.189p m KN e =, 3/4.785 .5205 .41.7645.18m KN =?+?= γ 0007.785 .5205.42.7645.19.8=?+?=?

盾构机受力计算及始发结构设计

盾构机受力计算及始发结构设计 【内容提要】本文重点从分析盾构机在始发阶段的受力入手,设计盾构机的始发设施(始发托架、反力架)及其固定,提出对盾 构机掘进参数的控制要求。 【关键词】隧道、盾构、始发、始发托架、反力架 前言 随着技术进步、综合国力的增强,盾构法越来越多地被国内地铁界所接受,上海、广州、南京、北京、深圳、天津、西安、成都、沈阳、杭州、青岛等城市都使用这种方法。上海地铁是国内最早采用盾构施工的,且大部分工程都是利用盾构完成的。虽然盾构有许多成功的工程实例,但是使用这种方法也有较大的风险。而且使用盾构,在对洞口进行加固处理的始发阶段出问题的概率很高,即使是非常有经验的承包商也常会发生类似事故。 本文从盾构机在始发阶段的受力入手,设计盾构机的始发设施(始发托架、反力架)及其固定,提出对盾构机掘进参数的控制要求。 1工程地质情况简介 成都地铁1号线一期工程盾构施工2标,人民北路站至天府广场站盾构区间,第一台盾构机从始发井(右线)南端向南始发掘进,到达天

府广场站调头至左线,再从左线向北始发,到达骡马市站后盾构机过站,到达文武路站后盾构机转场,到人民北路站吊出完成左线盾构掘进;第二台盾构机从始发井(右线)北端始发到达骡马市站过站,到文武路站转场,到人民北路站吊出完成右线盾构掘进,见图1线路平面示意图。整个盾构区间左、右线盾构吊装与拆除4次、调头1次、过站2次、转场2次。成都地铁人-天区间两台盾构机在右线始发井各有一次盾构始发起点,总共7次始发,根据每次各100m的始发掘进地段的地质条件和线路平、纵断面设计,分析盾构机的掘进受力,对于正确设计、固定盾构机的始发设施,合理提出始发阶段盾构机掘进参数的控制是十分必要的。 图1线路平面示意图 2盾构机始发阶段的受力 盾构机始发前的受力 始发前盾构机处于+%变坡点附近,整个盾体支承在始发托架上,盾构主机仅有重力G约3200kN作用在始发托架上,重心距刀盘面约2.7m,刀盘悬臂置于托架前端,托架前端离始发掘进面(围护结构外侧面)约

水轮机计算

水电站作业 水轮机型号及主要参数的选择: 已知某水电站最大水头H max=245m,加权平均水头H av=242.5m,设计水头H r=240m,最小水头H min=235m,水轮机的额定出力为12500kw,水电站的海拔高程为2030m,最大允许吸出高Hs≥-4.0m。 要求: 1、选择两种机型(HL120-38,HL100-40)进行选择。 2、对选择的机型进一步绘制其运转特性曲线,

` (一)水轮机型号的选择 根据题目条件已知要用HL120-38和HL100-40型水轮机进行选择,对比计算分别如下: (二)水轮机主要参数的计算 HL120-38型水轮机方案主要参数的计算 1、转轮直径的计算 1D = 式中: '3112500;240; 380/0.38/r r N kW H m Q L s m s ==== 同时在附表1中查得水轮机模型在限制工况的效率=88.4%M η,由此可初步假定水轮机在该工况的效率为90.4% 将以上各值代入上式得 10.999D m = = 选用与之接近而偏大的标准直径1 1.00D m =。 2、效率修正值的计算 由附表一查得水轮机模型在最优工况下的max =90.5%M η,模型转轮直径10.38M D m =,则原型水轮机的最高效率max η可依下式计算,即 max max =1M ηη-(1- 1(10.93593.5%=--== 考虑到制造工艺水平的情况取11%ε=;由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的型式与模型基本相似,故认为20ε=,则效率修正值η?为: max max 10.9350.9050.010.02M ηηηε?=--=--=

盾构隧道结构ansys计算方法

一、盾构隧道结构计算模型 1、惯用法(自由圆环变形法) 惯用法的想法早在1960年就提出了,在日本国内得到了广泛的应用。惯用法假设管片环是弯曲刚度均匀的环,不考虑管片接头部分的柔性特征和弯曲刚度下降,管片截面具有同样刚度,并且弯曲刚度均匀的方法。这种方法计算出的管片环变形量偏小,导致在软弱地基中计算出的管片截面内力过小,而在良好地基条件下计算出的内力又过大。地层反力假设仅在水平方向上下45°范围内按三角形规律分布,这种模型可以计算出解析解。 P 0 k δ

2、修正惯用法 在采用惯用法的60年代,怎样评价错缝拼装效应是一个问题。如果错缝拼装管片,可弥补管片接头存在造成的刚度下降。于是,在对带有螺栓接头的管片环进行多次核对研究时,首次引入了η-ξ对错缝拼装的衬砌进行内力计算,即为修正惯用法。该法将衬砌视为具有刚度ηEI的均质圆环,将计算出的弯矩增大即(1+ξ)M,得到管片处的弯矩;将求出的弯矩减少即(1-ξ)M,得到接头处的弯矩。其中η称为弯曲刚度有效率,ξ称为弯矩增加率,它为传递给邻环的弯矩与计算弯矩之比。管片接头由于存在一些铰的作用,所以可以认为弯矩并不是全部经由管片接头传递,其一部分是利用环接头的剪切阻力传递给错缝拼装起来的邻接管片。 隧 道 纵 向 接头传递弯矩示意图

二、管片计算荷载的确定 1、荷载的分类 衬砌设计所考虑的各种荷载,应根据不同的地质条件和设计方法进行假定并根据隧道的用途加以考虑。衬砌设计所考虑的各种荷载见表所示。 衬砌设计荷载分类表

2、计算断面选择 ●埋深最大断面 ●埋深最小断面 ●埋深一般断面 ●水位 3、水土压力计算 对于粘性土层,如西安地铁黄土地层、成都地铁二号线膨胀土地 层等,地下水位以上地层荷载用湿容重计算,地下水位以下用饱和容重计算。 对于透水性较好的砂性地层,如西安地铁粗砂、中砂地层,成都 地铁卵石土地层等,此时地下水位以上地层荷载用湿容重计算,地下水位以下用浮容重计算。 水土压力合算与分算,主要影响管片结构侧向荷载。一般水土分算时侧向压力更大。 4、松弛土压力 将垂直土压力作为作用于衬砌顶部的均布荷载来考虑。其大小宜根据隧道的覆土厚度、隧道的断面形式、外径和围岩条件等来决定。考虑长期作用于隧道上的土压力时,如果覆土厚度小于隧道外径,一般不考虑地基的拱效应而采用总覆土压力。但当覆土厚度大于隧道外径时,地基中产生拱效应的可能性比较大,可以考虑在计算时采用松弛土压力,一般采用泰沙基公式计算。

盾构隧道管片排版总结

管片选型与排版 区间盾构结构为预制钢筋混凝土环形管片,外径6200mm,内径5500mm,厚度350mm,宽度1200mm。在盾构施工开工前,应对管片进行预排版,确定管片类型数量. 1)隧道衬砌环类型 为满足盾构隧道在曲线上偏转及蛇形纠偏的需要,应设计楔形衬砌环,目前国际上通畅采用的衬砌环类型有三种:①直线衬砌环与楔形衬砌环的组合;②通用型管片;③左、右楔形衬砌环之间相互组合。国内一般采用第③种,项目隧道采用该衬砌环。 直线衬砌环与楔形衬砌环组合排版优缺点:优点—简化施工控制,减少管片选型工作量;缺点—需要做好管片生产计划,增加钢模数量。 盾构推进时,依据预排版及当前施工误差,确定下一环衬砌类型。由于采用衬砌环类型不完全确定性,所以给管片供应带来一定难度。2)管片预排版 1、转弯环设计 区间转弯靠楔形环完成,分三种:标准换、右转弯环、左转弯环。即管片环向宽度六块不是同一量,曲线外侧宽,内侧窄。 管片楔形量确定主要因素有三个:①线路的曲线半径;②管片宽度;③标准环数与楔形环数之比u值。还有一个可供参考的因素:楔形量管模的使用地域。楔形量理论公式如下: △=D(m+n)B/nR ①

(D-管片外径,m:n-标准环与楔形环比值,B-环宽,R-拟合圆曲线半径) 本次南门路到团结桥楔形环设计为双面楔形,楔形量对称设置于楔形环的两侧环面。按最小水平曲线半径R=300m计算,楔形量△=37.2mm,楔形角β=0.334°。 值得注意的是转弯环设计时,环宽最大和最小处是固定的,左转弯以K块在1点位设计,右转弯以K块在11点位设计,即在使用转弯环时,要考虑错缝拼装和管片位置要求。 2、圆曲线预排版 设需拟合圆曲线半径为450m(南门路到团结桥区间曲线半径值),拟合轴线弧长270m,需用总楔形量计算如下: β=L/R=0.6 ② △总=(R+D/2)β-(R-D/2)β=3720mm ③ 由△总计算出需用楔形环数量: n1=△总/△=100 ④ 标准环数量为: n2=(L-n1*B)/B=125 ⑤ 标准环和楔形环的比值为: u=n2:n1=5:4 ⑥ 即在R=450圆曲线上,标准环和楔形环比例为5:4,根据曲线弧长计算管片数量,确定出各类型管片具体数量,出现小数点时标准环数量减1,转弯环加1。

内力图-地铁盾构计算书

1. 设计荷载计算 1.1 结构尺寸及地层示意图 ?=7.2 ?=8.9 2 q=20kN/m 图1-1 结构尺寸及地层示意图 如图,按照要求,对灰色淤泥质粉质粘土上层厚度进行调整: mm 43800 50*849+1350h ==灰。按照课程设计题目,以下只进行基本使用阶段的荷载计算。 1.2 隧道外围荷载标准值计算 (1) 自重 2 /75.835.025m kN g h =?==δγ (2)竖向土压 若按一般公式: 2 1 /95.44688.485.37.80.11.90.185.018q m KN h n i i i =?+?+?+?+?==∑=γ 由于 h=1.5+1.0+3.5+43.8=48.8m>D=6.55m ,属深埋隧道。应按照太沙基公式或普氏公式计算竖向土压: a 太沙基公式: )tan ()tan (0010 ]1[tan )/(p ??? γB h B h e q e B c B --?+--= 其中: m R B c 83.6)4/7.75.22tan(/1.3)4/5.22tan(/0000=+=+=?

(加权平均值0007.785 .5205 .42.7645.19.8=?+?= ?) 则:2 )9.8tan 83 .68 .48()9.8tan 83.68 .48(11/02.18920]1[9 .8tan )83.6/2.128(83.6p m KN e e =?+--=-- b 普氏公式: 2 0012/73.2699 .8tan 92 .7832tan 32p m KN B =??== ?γ 取竖向土压为太沙基公式计算值,即:2 1/02.189p m KN e =。 (3) 拱背土压 m kN R c /72.286.7925.2)4 1(2)4 1(2G 22=??- ?=?- =π γπ 。 其中:3/6.728 .1645.11 .728.10.8645.1m KN =+?+?= γ。 (4) 侧向主动土压 )2 45tan(2)245(tan )(q 0021? ? γ-?-- ?+=c h p e e 其中:2 1/02.189p m KN e =, 3/4.785 .5205 .41.7645.18m KN =?+?= γ 0007.785.5205.42.7645.19.8=?+?=? kPa c 1.1285 .5205 .41.12645.12.12=?+?= 则:200 00 2 1/00.121)27.745tan(1.122)27.745(tan 02.189q m KN e =-??--?= 2 00 00 2 2 /06.154)27.745tan(1.122)27.745(tan )85.54.702.189(q m KN e =-??--??+= (5) 水压力按静水压考虑: a 竖向水压:2 w1w w1/478.24=48.8×9.8=H =p m KN γ b 侧向水压:2 w1w w1/478.24=48.8×9.8=H =q m KN γ 2w2w w2/532.14=5.5)(48.8×9.8=H =q m KN +γ (6) 侧向土壤抗力 衬砌圆环侧向地层(弹性) 压缩量:) R 0.0454k EI 24()]R q (q -)q (q -)p [2(p =4c 4 c w2e2w1e1w1e1?+?+++ηδ 其中:衬砌圆环抗弯刚度取2 37 6.12326512 0.35×0.1103.45EI m KN ?=??= 衬砌圆环抗弯刚度折减系数取7.0=η;

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