Φ12.14m大直径土压平衡盾构机设备桥结构设计

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文φ12.14m大直径土压平衡盾构机设备桥结构设计StructureDesignofEquipmentBridgeforΦ12.14mDiameterEarthPressureBalanceShieldMachine培养单位：机械工程学院专业领域：机械工程学生姓名：叶蕾校内导师：冯国胜教授校外导师：赵华教授级高工二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发

2、表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(

3、保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着我国城市化进程的不断深入，地下空间的开发需求也不断增加，城市地下建设大直径公路、地铁、水利隧道为超大直径盾构装备提出了全新的要求。太原铁路枢纽西南环隧道项目采用了国内自主研发的最大直径Φ12.14m土压平衡盾构机，设备桥作为连接盾构主机与后配套的重要部件，研制尤为迫切。本文设计的设备桥是盾构行业内最长、负载最重、国内首次自主研制的带箱涵件的设备桥。重点对设备桥的主结构进行设计和有限元静力学分析，主要研究工作如下：首先，确定设备桥主结构的整体方案，

4、得总体尺寸：桥架总长48m，总高4.8m，总宽5.6m，得出主结构的简化模型；对简化模型进行力学分析，求出最大弯矩即危险截面的位置。分析设备桥主结构在弯曲作用下最大应力与变形，初步验证了桥架设计满足强度与刚度要求。其次，对设备桥主结构进行详细设计，将主结构分为前部架梁、中部架梁、后部架梁进行分析，细化设计主体以及支撑结构；然后，确定各结构间的连接螺栓数量并校核螺栓连接的强度。最后，在有限元分析软件ANSYSWorkbench中建立有限元模型并进行桥架的静力学分析，得出最大应力为73MPa，最大变形量为42.4mm，满

5、足强度与刚度的要求。通过现场吊装下井过程以及掘进时的工程应用，研制的大盾构设备桥能够满足功能需求，连接安全可靠。本设计对完成大盾构整机的研制发挥了巨大作用，它的成功运用也将发挥巨大的社会价值。关键词：盾构机；设备桥；结构设计；有限元分析AbstractWiththedeepeningofurbanizationinChina,thedevelopmentdemandforundergroundspaceisalsoincreasing.Undergroundconstructionoflargediameterhig

6、hwaytunnel,subway,waterconservancytunnel,provideanewrequirementforoversizediametershieldequipment.SouthwestringtunnelprojectofTaiyuanrailwayjunctionadoptedthelargestdiameterΦ12.14mearthpressurebalanceshielddevelopedindependentlyinChina.Asanimportantpartwhichcon

7、nectsmainshieldmachineandrearsupportingdevice,theequipmentbridgeisparticularlyurgenttodevelop.Theequipmentbridgedesignedinthispaperisthelongestintheshieldindustry,theheaviestload,firstself-developedequipmentbridgewithboxculverts.Thispaperfocusesonthedesignofthe

8、mainstructureofthebridgeandthefiniteelementstaticsanalysis.Themainresearchworkisasfollows.Firstly,determinetheoverallschemeofthemainstructureoftheequipmentbridge.Gettheovera