店子梁隧道台车力学计算书一、基本情况店子梁隧道台车，长度为9m。
模板面板厚度为10mm，门架面板厚14mm，门架腹板厚12mm。
本计算书针对台车的主要受力构件的强度和刚度进行检算，以验证台车的力学性能能否满足要求。
本文主要根据《GB50017-2003钢结构设计规范》《路桥施工计算手册》与《结构力学》，借助结构力学求解器来对本台车进行结构检算。
1.计算参数3砼的重力密度为：24kN/m;砼浇筑速度：2m/h；砼入模时的温度取25℃；掺外加剂。
3钢材取Q235钢，重力密度：78.5kN/m;弹性模量为206Gpa，容许拉压应力以及容许弯曲应力为215 Mpa,有部分零件为45钢，容许拉压应力计算取250Mpa（《钢结构设计规范》表3.4.1-1）。
本文计算时取2倍安全系数,所以本文计算时Q235钢容许拉压应力以及容许弯曲应力取215Mpa/2=108Mpa,45钢容许拉压应力以及容许弯曲应力取250Mpa/2=125Mpa。
2.计算载荷21）振动器产生的荷载：4.0kN/m；或倾倒混凝土产生的冲击荷2载：4.0kN/m;二者不同时计算。
2）对侧模产生的压力砼对侧模产生的压力主要为侧压力，侧压力计算公式为：P=kγh (1) 当v/T<0.035时，h=0.22+24.9v/T；当v/T>0.035时，h=1.53+3.8v/T；式中：P-新浇混凝土对模板产生的最大侧压力(kPa)；h-有效压头高度（m）；v-混凝土浇筑速度(m/h)； T-混凝土入模时的温度(℃）；3γ-混凝土的容重(kN/m);K-外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取k=1.0，掺缓凝剂作用的外加剂时k=1.2；根据前述已知条件：因为：v/T=2/20=0.1>0.035,所以 h=1.53+3.8v/T=1.53+3.8×0.1=1.91m 2最大侧压力为：P=kγh=1.2×24×1.91=55kN/m；2检算强度时载荷设计值为：p=55+1.4×4.0= 60.6kN/m；a3）砼对顶模产生的压力砼对顶模产生的压力由砼的重力和灌注砼的侧压力组成：32重力p=γδ=24kN/m×0.7m=16.8kN/m1其中δ为浇注砼的厚度。
由于圆弧坡度变小，取灌注为1m/h。
因为：v/T=1/20=0.05>0.035所以 h=1.53+3.8v/T=1.53+3.8×0.05=1.72m 2侧压力为：p=kγh=1.2×24×1.72=49.5kN/m22p=49.5+1.4×4.0=55.1kN/m32所以顶模受到的压力p=p+p=16.8+55.1=71.9kN/mb12可知顶模略大于侧模受到的压力。
4)台车结构自重，影响不大，不计入检算载荷。
二、侧模和顶模的检算通过对侧模和顶模的面板、弧板以及背肋（8#槽钢）的强度和刚度检算，来验证台车模板的强度和刚度是否满足受力要求。
侧模面板和顶模面板的支撑结构相同，因为顶模面板受混凝土重力作用所受压力略大，所以只需检算顶模板的强度和刚度是否能满足要求。
2.1面板检算面板由间距为25cm的槽钢支撑，因此可简化为跨度为0.25m的简支梁，来对面板进行分析。
a 面板强度计算面板为厚度为10mm，面板受到的最大压力为2p=p=71.9kN/mb面板的抗弯模量22-53w=bh/6=(1/6)×1.5×0.010=2.5×10m面板所受的最大弯矩为22M=ql/8=(1/8)×(71.9×1.5)×0.25=0.843kN·mmax面板受到的弯曲应力为-5σ= M/w=843/(2.5×10)=33.72MPa<[σ]=108Mpa max所以面板的强度满足要求。
b 面板的刚度计算面板的惯性矩33-84I=bh/12=1.5×0.010/12=12.5×10m()434ql71.9⨯10⨯1.5⨯0.25mm<[l400]=0.625/2=0.313mm(2倍安全系数)f===0.0426max11-8384EI384⨯2.06⨯10⨯12.5⨯10x所以面板的刚度满足要求。
2.2 背肋(加强槽钢)检算槽钢两端固支，受均布力q=p×0.25=71.9×1.5×0.25=27kN/m 222最大弯矩在跨中，M=(1/24)×ql=27×1.5/24=2.53kN·m -63加强槽钢采用热轧8#,抗弯模量查表得w=25.3×10m槽钢所受最大弯曲应力3-6σ= M/w=2.53×10/(25.3×10)=100MPa<[σ]=108Mpa max所以槽钢的强度满足要求。
-84惯性矩查表得 I=101×10m最大挠度()434ql27⨯10⨯1.5mm<[l400]=3.75/2=1.88mm(2倍安全系数)f===1.71max11-8384EI384⨯2.06⨯10⨯101⨯10x所以槽钢的刚度满足要求。
2.3 弧板检算弧板宽300，材料为δ12钢板，模板连接梁最大间距1390mm。
弧板受力模型可设为受均布力的简支梁，跨距l=1.39m 均布力q=p×1.5/2=60.6×1.5/2=45.45kN/m（有2片弧板，所3a以除2）22-43抗弯模量w=bh/6=0.012×0.3/6=1.8×10m22M=ql/8=45.45×1.39/8=10.98kN·m3-4σ= M/w=10.98×10/(1.8×10)=61MPa<[σ]=108Mpa max所以弧板的强度满足要求。
33-54I=bh/12=0.012×0.3/12=2.7×10m()4345ql5⨯45.45⨯10⨯1.39[l]mm倍安全系数f===0.397mm<400=3.475/2=1.74(2)max11 5384EI384⨯2.06⨯10⨯2.7⨯10x所以弧板的刚度满足要求。
三、门架检算除了模板满足受力要求，要保证台车的强度和稳定性，门架也需满足受力要求。
因此有必要对门架进行受力分析。
门架横梁与门架立柱之间用螺栓紧固，不仅传递集中力而且传递弯矩，因此作为一个整体的分析。
门架所示竖向力是由竖向千斤和油缸传递下来，门架宽7.3m，竖向力也主要是由7.3m范围内的模板传递下来。
9m台车总共传递的2竖向力为F=71.9kN/m×9m×7.3m=4724kN，共4榀门架，每榀门总架有3个竖向受力点，则每个受力点传递的力F=4724/12=394kN。
侧向力由侧模传至千斤，各横坡时侧模最高5.6m，则2F=60.6kN/m×9m×5.6m=3054kN，台车共有侧向千斤54件，单侧27件，由于作用位置不均匀的原因，计算只按单侧千斤数量20件来计算，则每个千斤传递的侧向力F=3054/20=153kN。
由以上分析，根据台车门架尺寸，得出检算模型如下图所示394 394 394153( 6 )( 7 )( 5 )67( 8 )815359( 4 )( 9 )153153 410( 3 )( 10 )153 153( 2 )( 11 )311212( 1 )( 12 )113求解得到弯矩图-187.27-187.27( 6 )( 7 )( 5 )67( 8 )8-112.57-38.77-38.7759-38.77-38.77408.1540815( 4 )( 9 )134.584134.58134.58134.58( 3 )( 10 )57.42( 2 )57.4257.4287.66( 11 )357.6657.661157.6657.66212( 1 )( 12 )113yx3.1强度检算由弯矩图可知门架最大弯矩发生在横梁中心，对比门架横梁和立柱截面可知，该处也是最危险的点。
门架横梁高H=0.75m，宽b=0.3m其截面特性3333bH-(b-δ)h0.3⨯0.75-(0.3-0.012)(0.75-0.028)-33w===4.04⨯10m6H6⨯0.753333bH-(a-δ)h0.3⨯0.75-(0.3-0.012)(0.75-0.028)33I===1.514⨯10m1212强度：σ=M/w=408/4.04=101Mpa<[σ]=108Mpa门架横梁的强度满足要求，因此门架的强度满足受力要求。
3.2刚度检算由弯矩图可知最大挠度发生在横梁中心处，该处3.7m范围内无支撑。
则以3.7米简支梁受集中力408kN计算。
333FL408⨯10⨯3.7-3-3-3f===1.38⨯10m<[L/400]=9.25⨯10mm/2=4.6⨯10mm11-348EI48⨯2.06⨯10⨯1.514⨯10(2倍安全系数)所以门架横梁刚度满足要求。
四、下纵梁的检算观察台车侧视图可知，下纵梁受门架传递的向下的力，同时受到行走和基础千斤的支撑。
门架传递的竖向压力为F=4724/8=591kN。
基础斤采用的是Φ108δ8的无缝钢管（45钢），钢管截面积为2.513-32×10m，能够提供的支撑力为F=2.513×250=628kN。
4排门架有4排基础千斤，且中间2排门架通过下纵梁将压力直接传到千斤上，下纵梁两端还有行走，因此对下纵梁在竖向并无弯矩作用，不再对弯曲应力和挠度进行计算。
因此下纵梁主要是受到门架作用下的正压力，根据圣维南原理，集中力作用下的力的影响只在一定范围存在。
为安全起见，假设力只作用在于门架接触面的范围内，即两块0.476m长的筋板两根0.25m长的腹板承受压力。
腹板的受力面积为A=2×0.012×0.25+2×0.476×0.01=1.552×-2210m门架立柱传递的力为 F=4724/8=591kN -2σ=F/A=591(1.552×10)=44.2Mpa<[σ] =108MPa 所以下纵梁强度满足要求。
五、丝杆千斤的检算丝杆千斤容易发生的破坏为压杆失稳，即无缝钢管受力弯曲导致丝杆千斤的破坏。
本节主要分析无缝钢管压杆的稳定性，来验证丝杆千斤的受力是否满足要求。
台车千斤主要有两种：基础千斤和侧向千斤。
基础千斤较短，工作长度仅为450，不易发生压杆失稳，因此主要分析侧向千斤的压杆稳定性。
侧向千斤的稳定性在门架检算时，已得到侧向千斤所受轴力为153KN。