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新疆盾構機反力架結構是如何設計的又運用在哪些方面呢

來源:www.cbsbilisim.com 發布時間:2018年06月15日

新疆盾構機反力架結構是如何設計的又運用在哪些方面呢

一,盾構機新疆反力架結構的設計原則

      新疆反力架支撐屬于壓桿,最佳受力狀態便是盡量使截面在各個方向上的慣性矩相等.即(Iy=Iz),因此在此采用圓環形截面做支撐結構也是理想選擇。材料確定之后,接下來便要對支撐的結構進行合理的設計,總的設計原則便是讓反力架整體變形達到最小。

新疆反力架設計步驟為:
1、分析各桿件的類型,計算出各桿件的臨界荷載;
2、對于反力架進行受力分析,確定出支撐點的最佳位置,使反力架整體變形最??;
3、布置好支撐位置后,驗算反力架工字鋼的強度與剛度,保證二值在規范允許范圍內;
4、對支撐本身進行加固,形成一個桁架結構,使整個支撐可看成一個剛體,確保整體穩定性。

二、盾構機反力架結構的設計實例

(一)工程概況
某地鐵工程共包括兩個盾構區間,其中分布 2 個盾構井和 3#二襯豎井,均采用地下連續墻結構;采用兩臺盾構機分別從兩個盾構井始發掘進,掘進斷面土層主要為粉質粘土,局部存在砂層和卵礫石層,根據地層條件選用土壓平衡式盾構機。由于盾構機初始掘進時反作用力很大,因此對反力架的結構設計要求較高。

(二)反力架結構設計

1、主梁部分

反力架主梁分為豎梁、橫梁及八字梁部分,反力架豎梁采用兩榀70#H型鋼并行加工焊接而成,橫梁與八字梁采用20mm厚的鋼板焊接成700mm×400mm的矩形結構形式,中間50cm設置一道肋板。

2、支撐部分

反力架支撐采用ф600mm×12mm的鋼管。一頭焊接于主梁上,一頭焊接于預埋鋼板上。根據斷面結構可采用斜支撐方式,斜撐數量2道,鋼管斜撐的斜撐角度為30°。若主梁背后為墻體,可將鋼管直接支撐于墻體上,或一側結構采用斜支撐方式,一側結構采用直接支撐墻體上方式,由具體由始發點結構而定。本工程采用一側結構采用2道斜支撐方式,一側結構采用3道鋼管直接支撐墻體上方式。

3、預埋件部分

       預埋件是用來固定反力架支承鋼管的,根據計算出的支承鋼管根部受力大小,進行預埋筋和預埋鋼板的設置。本工程斜撐底角采用1=1600mm×900mm×20mm厚鋼板預埋在車站底板上,直撐墻體底角采用800mm×800mm×20mm厚鋼板預埋在車站墻體上。

4、反力架的安裝及固定
 
反力架的位置確定主要依據洞口第一環管片的起始位置、盾構的長度以及盾構刀盤在始發前所能到達的最遠位置確定。
 
在盾構主機與后配套連接之前,開始進行反力架的安裝。安裝時反力架與車站結構連接部位的間隙要墊實,以保證反力架腳板有足夠的抗壓強度。
由于反力架和始發托架為盾構始發時提供初始的推力以及初始的空間姿態,在安裝反力架和始發托架時,反力架左右偏差控制在±10mm之內,高程偏差控制在±5mm之內,上下偏差控制在±10mm之內。始發托架水平軸線的垂直方向與反力架的夾角<±2‰,盾構姿態與設計軸線豎直趨勢偏差<2‰,水平趨勢偏差<±3‰。
 
反力架豎梁后面留有48個螺栓孔,用于支撐連接。 支撐采用鋼管材料,鋼管外徑600mm,壁厚14mm。鋼管中間部位焊接環形鋼板增加抗彎強度,在環形鋼板與鋼管之間焊接三角形筋板加強,焊接管縱向焊縫為V形坡口,鋼管兩頭焊接30mm厚鋼板,與反力架豎梁和車站邊墻的預埋鋼板連接,鋼管縱向對接焊縫為II 級,端頭手腿部分角焊,焊縫為II級,其余為III級。焊接鋼管的加工精度為橢圓度不應大于2D/1000(D為鋼管直徑)。

5、受力分析

(1)盾構進洞推進時最大推力計算
根據進洞段的水文地質資料及洞口埋土深度,盾構機前水土壓力為0.21MPa,盾構機推進最小推力為:Fmin=0.21×3.14×3.142×106/103=6501kN;盾構機進洞最大推力控制在T=2Fmin=2×6626.2=13002kN。

(2)反力架荷載計算
負環管片周度L=3.14×6.0=18.84m
作用于反力架的均布荷載為:q=T/L=13002/18.84m=690kN/m

三、結論

1、盾構機始發反力架設計需結合盾構始發井的結構特點,充分利用現有的結構,能夠在滿足受力安全的前提下,最大限度地節約成本。
2、反力架支撐是受力的關鍵,其與始發井結構的連接點為受力的薄弱環節,反力架設計必須充分考慮支撐與結構的節點連接形式,本工程將反力架支撐與地連墻及底板預埋鋼板焊接,取得了良好的效果。

        3、盾構機始發過程中,反力架上部支撐受力小于中下部支撐受力,在反力架設計時必須加強中下部支撐,以保證盾構機始發時反力架的安全。

        4、通過在本工程盾構始發過程中的實際應用,證明以上反力架支撐的結構設計模式在盾構施工中有一定的可行性,值得應用推廣。

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