瘦西湖隧道可移動(dòng)鉸鏈?zhǔn)揭簤号_(tái)車設(shè)計(jì)

余郁 陳曉飛

瘦西湖隧道可移動(dòng)鉸鏈?zhǔn)揭簤号_(tái)車設(shè)計(jì)

余郁 陳曉飛

Shou xi hu sui dao ke yi dong jiao lian shi ye ya tai che she ji

本文結(jié)合揚(yáng)州市瘦西湖隧道工程實(shí)例，采用有限元軟件sap2000與手工計(jì)算進(jìn)行對(duì)比分析的方法，對(duì)可移動(dòng)鉸鏈?zhǔn)揭簤号_(tái)車進(jìn)行設(shè)計(jì)，很好地解決了單管雙層盾構(gòu)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)同步施工技術(shù)難題。

一、工程概況

揚(yáng)州瘦西湖隧道工程采用單管雙層方式，隧道管片內(nèi)徑13.3米，隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)分上下兩層，上層為由東向西行車路面，下層為由西向東行車路面，結(jié)構(gòu)下層采用預(yù)制箱涵π型件，上層采用立柱+縱梁+現(xiàn)澆砼車道板結(jié)構(gòu)，盾構(gòu)掘進(jìn)期間，上層車道板現(xiàn)澆混凝土同步進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的施工。

結(jié)合隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，考慮快速施工需要，對(duì)二層的梁板結(jié)構(gòu)擬應(yīng)用工具式臺(tái)車方案。臺(tái)車設(shè)計(jì)為上層行車道板澆筑提供便利，既要方便轉(zhuǎn)彎、移動(dòng)，又要可調(diào)升降、左右及脫模，實(shí)現(xiàn)施工速度快、隧道板成型面好的功能。

二、鉸接式液壓模板臺(tái)車的設(shè)計(jì)

1.鉸接式液壓模板臺(tái)車的總體設(shè)計(jì)思路

模板總成：模板是由鋼板和縱筋、橫梁通過(guò)組裝焊接而成。模板每節(jié)做成2m寬，縱向是由15節(jié)組成30m襯砌長(zhǎng)度，縱向模板之間用螺栓連接。模板厚度為10mm。因?yàn)槟０屙敳渴艿捷^大的力，為確保模板強(qiáng)度和局部模板不會(huì)變形，在模板中增加2米寬橫梁。

側(cè)模安裝用伸縮支架：將可伸縮支架布置于門架兩側(cè)邊，方便甲方安裝側(cè)邊倒模板時(shí)施工。

門架總成：作為臺(tái)車主要承重構(gòu)件的門架是由橫梁、立柱以及縱梁通過(guò)連接而成，在各橫梁及立柱之間用連接梁和斜拉桿進(jìn)行連接。豎向液壓油缸（GE160/100-300）頂部和門架邊立柱相連，在其底部連接行走結(jié)構(gòu)。由缸體的收縮調(diào)節(jié)垂直定位和模板脫模，調(diào)整行程為200mm；工作油壓為160kg/cm2；整個(gè)門框確保有足夠的強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性。用鋼板焊接液壓臺(tái)車的主要結(jié)構(gòu)部件。門架梁和立柱用鋼板焊接成工字型截面；下縱梁采用箱形截面；上部縱向梁H型鋼，由于門架的高度較高，為了確保整體的強(qiáng)度，剛度和門架的穩(wěn)定性，門架梁和立柱之間應(yīng)增加了槽鋼斜撐。

行走機(jī)構(gòu)：液壓臺(tái)車行走機(jī)構(gòu)各四套，它們連接在門架底部的豎向液壓油缸上。全部采用被動(dòng)車輪，臺(tái)車行走采用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引。

門架支承千斤：它聯(lián)接在門架縱梁下面，臺(tái)車工作時(shí)，它頂在地基上，承受臺(tái)車和混凝土的重量，改善門架縱梁的受力條件，保證臺(tái)車工作時(shí)門架的穩(wěn)定。

液壓系統(tǒng)：臺(tái)車液壓系統(tǒng)采用電磁換向閥進(jìn)行換向，來(lái)實(shí)現(xiàn)油缸的伸縮。12個(gè)豎向油缸各用一個(gè)換向閥控制其動(dòng)作；利用雙向液控單向閥對(duì)12個(gè)豎向油缸進(jìn)行鎖閉，保證模板不致下降。

當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，系統(tǒng)卸荷，防止系統(tǒng)發(fā)熱；直回式回油濾清器和集成閥塊簡(jiǎn)化了系統(tǒng)管路。

2.臺(tái)車模板支架的設(shè)計(jì)

（1）面板計(jì)算

每塊面板寬2米，縱向加強(qiáng)肋板間距350mm，均布荷載為25KN/m2。面板單元按照支撐于中線肋板的多跨連續(xù)梁計(jì)算，取一米長(zhǎng)計(jì)算：10mm厚面板單元技術(shù)特性為

每個(gè)單元彎矩為：M=0.125×25×1×0.352=0.383KN.m強(qiáng)度滿足要求。剛度滿足要求。

（2）縱向肋板計(jì)算

縱向肋板采用10#槽鋼，計(jì)算長(zhǎng)度為1m，計(jì)算載荷q=25×0.35=8.75kN/m，肋板最大彎矩：M=0.125×q×l2=1.09375kN.m肋板截面特性為：I=1.98×10-6mm4

（3）模板橫梁計(jì)算

模板橫梁采用20#槽鋼鋼板，與翼緣板組焊而成。I=1.78×10-5m4

計(jì)算長(zhǎng)度l=1.95m

單元寬度為1m，單位負(fù)荷q=27kN/m

M=0.125×27×1.952=12.8kN.m，模板橫梁強(qiáng)度滿足要求。

3.臺(tái)車設(shè)計(jì)

（1）門架橫梁計(jì)算

橫梁受力如下圖：

模板臺(tái)車設(shè)計(jì)計(jì)算圖

橫梁截面特性為：I=5.05×108mm4，y=0.24m

M=115.8×1.95=225.81KN/m

剛度計(jì)算：，強(qiáng)度、剛度均滿足要求。

（2）立柱計(jì)算

立柱受力為：N=（10×7.7×25+300）/10=222.5KN

立柱截面積：F=9520mm2，立柱強(qiáng)度滿足要求。

通過(guò)該部分手工計(jì)算與有限元軟件計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于該臺(tái)車設(shè)計(jì)完全符合規(guī)范的設(shè)計(jì)要求，有限元軟件的使用避免了手工計(jì)算時(shí)，因假設(shè)不正確導(dǎo)致的計(jì)算誤差。

三、應(yīng)用模板臺(tái)車的快速化施工工藝

模板臺(tái)車的引入是為了保證單管雙層隧道的流水施工作業(yè)，在單個(gè)循環(huán)的施工過(guò)程中：安裝模板臺(tái)車的時(shí)間為1天，綁扎鋼筋1天，混凝土澆筑1天，混凝土養(yǎng)護(hù)7天，拆模0.5天，也就是單個(gè)循環(huán)的總時(shí)間為10.5天。在隧道開(kāi)挖后，我們制作了3部臺(tái)車，A、B、C同時(shí)就位安裝后，由A到B到C綁扎鋼筋，再由A-C分三次澆筑混凝土，A臺(tái)車的混凝土首先養(yǎng)護(hù)完成，此時(shí)A臺(tái)車拆模移至下一工作段并開(kāi)始邊模側(cè)模安裝、鋼筋綁扎、臺(tái)車支撐加固等措施，待臺(tái)車B臺(tái)車段混凝土養(yǎng)護(hù)完成后與A臺(tái)車類似,移動(dòng)到下一工作面，之后A臺(tái)車段又達(dá)到齡期，移動(dòng)到下一工作段從而實(shí)現(xiàn)二層板的流水施工。

臺(tái)車就位澆筑

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)單洞雙層盾構(gòu)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)同步快速施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，解決了內(nèi)部結(jié)構(gòu)同步快速施工關(guān)鍵技術(shù)的技術(shù)難題和關(guān)鍵技術(shù)和30m鉸接式液壓模板臺(tái)車設(shè)計(jì)，加快了施工進(jìn)度，縮短了施工工期，該施工技術(shù)能夠保證在不影響盾構(gòu)掘進(jìn)的同時(shí)，安全、快速地進(jìn)行單管雙層盾構(gòu)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工，取得了很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

（作者單位：揚(yáng)州市市政建設(shè)處）