钢模台车受力模型与分析研究

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1、被复钢模台车受力模型与分析研究张金誉I王保民2程伟2（1.中国人民解放军96531部队，河南洛阳471031;2.陕西理工学院，陕西汉中723000;）摘要：混凝土被复质量的高低对地下工程寿命有着直接影响，被复质量和周期又取决于混凝土施工模具，钢模台车是混凝土被复的主要模具。其台车形式、结构、刚度、重量及钢模的组合，对地下工程的承载能力、表面质量、防潮防漏等起着关键的作用。本文通过受力分析，为钢模台车结构设计更加优化,提供了理论依据。关键词：钢模台车；数学模型；改进形式1问题提出国防地下工程比地方铁路隧道和水电工程要复朵得多。在工程实际建设屮

2、，存在变断面通道，洞库断而变化较多，侧向房间较多，存在异型结构断而。被复施工中的钢模台车结构件冇采用槽钢、工字钢和矩形梁等不同的形式，钢模台车的形式不同、尺寸不同、重量不同，对洞廉断面跨度、起拱高度和拱顶形式，没有标准规范的技术参数。为提升混凝土被复钢模台车的标准化程度，增强被复钢模台车通用性、互换性，减少阵地被复模具投入，提高国防工程建设效益。我们开展了”钢模台车标准化、系列化与通川互换性研究“项目。其屮，研究的主要内容乞一，就是总结归纳以往全液压钢模台车的形式和结构特点，认真研究不同形式钢模台车与其组成构件的刚度、强度，合理选用构件和重心

3、分布，减轻钢模台车重量。克服以往钢模台车在组装和拆卸过程小，山于洞内空间小中，吊装难度大，体力劳动多，装卸时间长的困难。2钢模台车的组成与建立数学模型钢模台车一般由行走装豐、框架结构、电气系统、液压系统和钢模板组成。行走装置是钢模台车的运载体，框架结构是液压钢模台年的受力体。行走装置和框架结构的强度为刚度，对全液压钢模台车的强度和刚度起着决定性的作用。也是对被复立模能否到位、混凝土打筑是否跑模起着关键作川。因此要川型钢焊接成刚度大、结构强，而H人员和设备通过空间足够合理的结构体。我们主要以某公司牛产的5.5米跨钢模台千形式为实例，建立了两个数

4、学模型：一个是台车顶梁与拱顶构钢模台车截而图及侧面图一个是台车门架与上卜•纵梁组成的立方体模型。主要分析了侧而板、顶模板、顶拱架、拱顶纵梁、门架和下纵梁筹部件的强度和刚度。同时结合了有限元理论和现代仿真分析工具Ansys,更加形彖、直观地表示了台车各个部件的受力情况。通过对建立的数学模型加载和主要构件的力学分析，为钢模台千的设计提供了理论基础。3计算与分析钢模台千的整个荷载包括混凝土口觅和侧压力，它是通过整个成形断面钢模板竖向和水平方向上各支撑汕缸及千斤顶传给门架的。钢模板本少承受浇筑混凝土吋的而荷载；门架承受台车行走及工作吋的竖向和水平荷载

5、。台车基木参数的计算及力学分析推导过程在此做简要介绍。还是以某公司5.5m钢模台车为例。3.1荷载和压力计算钢模台午的荷载主要由两边侧模板和拱顶模板承受并传递给钢模台千，两侧模板主要考虑混凝土被复施工中，随高度变化而产生的流体压力；顶部模板主要考虑混凝土白重荷载和混凝土输送泵浇筑吋泵口产生的冲击力。混凝土入模的温度设为27°；混凝土重力密度为24KN/加彳；浇筑的混凝土厚度取0.5m；混凝土浇筑的速度按高度设为2m/h.洞库成型尺寸：侧墙高4m,跨度（宽度）5.5m,拱高1.375m。钢模板：宽1.2m,顶模长1.0m,侧模长4m。台车由4段

6、组成，总长14.4m。3.1.1水平载荷(1)混凝十.侧压力①混凝土侧压力标准值最大压应力为人和=49.07KN//P—新浇混凝土对模板的最大侧压(KN/m2).(2)可变荷载标准值倾倒混凝土吋产生的水平载荷：2.0KN/m2；振捣混凝土时产生的荷载标准值：4.0KN/亦,两者不同时计入。(3)荷载组合(强度计算荷载)P.=(49.07x1.2+4x1.4)x0.85KN/加？二54.81KW/加彳(4)刚度计算荷载=49.07x1.2x0.85^/m2=50.05A：7V/m2(5)水平总床力F,=54.81x4.816x14.4^=380

7、1.096^每组模版承受的水平压力F；=3801.96~~4=950.274KN3.1.2竖向荷载由丁•混凝土输送泵通过几十米的水平管道及竖直管道向台车输送混凝土，与注浆口接口处的局部挤压力较大，其它地方压力较小。因此，强度计算时主要考虑混凝土自重载荷的压力对模板影响，这在工程计算中是可行的，在实际设计时，可局部加强顶模及考虑一定的安全系数。混凝土口重为F2=14.4x3.11258432x24KW=1075.709KN每组顶模板承受混凝土的重力为E二旦二W75.709二268.9275-44(1)局部挤压产牛的压力注浆口长0.5m,在大节顶

8、模板中同时有2个窗口工作，则浇灌的那节顶模板所承受的灌注混凝土压力为：=47x——x6.376x0.5x2KN=42.303KN106.26°(2)每组顶模板承受的