反力架验算

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1、目录一、设计总说明2二、设计原则2三、设计步骤3四、结构设计34.1、主梁部分34.2、支撑部分34.3、预埋件部分4五、反力架受力分析45.1、 盾构始发时最大推力计算45.2、反力架荷载计算45.3、反力架材质强度验算55.4、 600mm钢管支撑验算55.4.1、强度验算55.4.2、稳定性验算65.5、斜支撑底板强度验算7六、结语7反力架结构验算一、设计总说明（1）、该反力架为南昌市轨道交通1号线一期工程土建一标DZ012盾构机始发使 用，本文验算使用于双港站至蛟桥站下行线盾构机始发（2）、反力架外作用荷载主要为盾构机始发掘进的总推力，根据进洞段的水文地 质资料及洞口埋土深度结合上行线

2、始发掘进经验、盾构机水土压力设为0.21MPA, 不做推算。（3）、参照结构设计原理结构力学及其他施工标段成熟的设计经验，结 合本标段现场实际情况进行反力架结构设计与验算。（4）、对于螺栓连接、角焊缝连接处的设计，仅计算其最大受力弯矩和剪力值， 而不做截面形式设计，可根据提供弯矩、剪力设计值来调整截面是否需要做加固 处理。（5）、力在钢结构中的传递不考虑焊缝的损失二、设计原则反力架的设计依据盾构机始发掘进反力支承需要，按照盾构机掘进反向力通 过16组斤顶支承在隧道管片，隧道管片又支承在反力架的工作原理进行设计。 设计外形尺寸不得与盾构机各部件及隧道洞口空间相干扰，同时要求结构合理， 强度、刚度

3、满足使用要求，加工方便，且单件便于运输。反力架支撑属于压杆，最佳受力状态便是尽量使截面在各个方向上的惯性矩 相等，即（I/，因此在此采用圆环形截面做支撑结构也是理想选择。材料确定 之后，接下来便要对支撑的结构进行合理的设计，总的设计原则便是让反力架整 体变形达到最小。中铁十三局集团有曝公司tLUh； ix.ilLWil hiKh-lk mkLLLJJLl；-三、设计步骤(1) 、分析各杆件的类型，计算出各杆件的临界荷载。(2) 、对于反力架进行受力分析，确定出支撑点的最佳位置，使反力架整体变形 最小。(3) 、布置好支撑位置后，验算反力架工字钢的强度与刚度，保证二值在规范允 许范围内。(4)

4、、对支撑本身进行加固，形成一个桁架结构，使整个支撑可看成一个刚体， 确保整体稳定性。四、结构设计盾构反力架主要采用70#H型钢及2mm厚钢板加工拼接而成，反力架分为 主梁、支撑和预埋件三大部分。4.1、主梁部分反力架主梁分为竖梁、横梁及八字梁部分，反力架竖梁采用两榀70#H型钢 并行加工焊接而成，横梁与八字梁采用20mm厚的钢板焊接成700mmX400mm的矩 形结构形式，中间50cm设置一道肋板。42、支撑部分反力架支撑采用600mmX 12mm的钢管和H200mm的工字钢。支撑要求一头 焊接于主梁上，一头焊接于预埋钢板上。根据现场施工情况，支撑主要分为斜支撑和直支撑两种。反力架的底部、上

5、部和一侧采用直支撑，另一侧采用斜支撑。上部直支撑设置3道，为了减轻自重， 采用H200mm的工字钢，底部直支撑设置4道，采用巾600mmX12mm的钢管，两 侧直支撑和斜支撑各设2道，采用巾600mmX12mm的钢管。钢管斜支撑的斜撑角 度为45。中铁十三局集团有曝公司tLUh； ix.ilLWil hiKh-lk mkLLLJJLl；-4.3、预埋件部分预埋件是用来固定反力架支承钢管的，根据计算出的支承钢管根部受力大小, 进行预埋筋和预埋钢板的设置。本工程斜撑底角钢板采用2块1600mmX900mmX 20mm植入在车站底板上，用于固定钢板的钢筋分别为巾32X 40cmX37根和巾32 X4

6、0cmX39根，植入过程使用冲击转打眼，适当密封胶，用重锤将钢筋砸入预 先转好的孔洞中。五、反力架受力分析5.1、盾构始发时最大推力计算根据进洞段的水文地质资料及洞口埋土深度，盾构机前水土压力为0.21MPa。盾构机推进最小推力为：Fmi n=0.21 X3.14X 3.142 X 106/103=6501kN盾构机进洞最大推力控制在：T=2Fmin=2 X 6626.2=13002kN52、反力架荷载计算负环管片周度：L=3.14X6.0=18.84m作用于反力架的均布荷载为：q=T/L=13002/18.84m=690kN/m反力架主梁受力图及弯矩图如下：q=690kN/mMmax=310

7、5kNm53、反力架材质强度验算由上图可知弯矩最大值：Mmax=1/8*ql2=1/8X690X6X6=3105kN m,70#H钢的抗弯截面模数：W=1340X104mm370#H钢的极限屈服强度：o =215MPao =M/W=3105kN m/1340X104mm3=3105X106/1340X104=201MPaW o =215MPa结论:反力架材质70#H型钢在始发时受到的最大屈服强度小于极限屈服强度， 满足要求54、巾600mm钢管支撑验算541、强度验算根据计算巾600mm钢管支撑最大作用力：F=13002KN/4=3251Kn巾600mm钢管支撑截面积：A=3.14X0.6X0

8、.012=0.0226m2巾600mm斜支撑钢管所受推力：N=3251kN/cos45 =4598kN斜支撑钢管所受的屈服强度：o =N/A=4598000N/0.0226m2 =203451327Pa=204MPaW o =215MPa结论：巾600mm斜支撑钢管在始发时受到的最大屈服强度小于极限屈服强度， 满足要求。542、稳定性验算根据计算巾600mm钢管的截面惯性矩：i 二d 2+ d 20.35 2+ 0.3 21二 0.461根据计算巾600mm钢管的杆件长细比：入=口 L/i=0.7 X 1 0.8 / 0.4 6 1=1 6.4W入=61.4s入：杆件长细比；入三入v属细长杆；

9、入/入入$属中长杆；入W入s属短粗杆；L：杆件长度；口 :长度系数口取0.7；结论：此巾600钢管支撑属短粗杆，杆件稳定性满足要求。55、斜支撑底板强度验算斜支撑底板植入钢筋的水平受力截面积为：A=1/2X3.14XdXLX n =3.14X0.032X0.35X37 =0.65m2植入钢筋所受的屈服强度：o =N/A=3251X 103/0.65=5001.538PWo =235MPa结论：植入的钢筋根数、深度和直径满足设计要求。六、结语由以上分析可知，本DZ012盾构机反力架结构设计和验算满足现场施工要求。 且在双港站至蛟桥站下行线区间始发时可以达到良好的效果。在始发过程中，严 格控制盾构机掘进参数，盾构机总推力控制在1300t以内，并及时观察反力架变 形情况。