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《盾構隧道高精度盾構管片鋼模設計過程【可編輯】》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、盾構隧道高精度盾構管片鋼模設計過程(中鐵裝備----上海項目內控資料)2015年，上海某廠在消化吸收日本鋼模設計、制造技術后，率先試制成功國產新一代高精度鋼模，隨后國產高精度鋼模進入快速發(fā)展階段，并日趨成熟，部分廠家生產的鋼模已經達到世界先進水平。一、鋼模技術要求盾構機和管片是控制盾構隧道質量的兩大要素，管片質量的好壞直接影響了盾構機掘進控制、管片拼裝質量以及成型后隧道的結構性能，防水性能和耐久性，在隧道使用階段，管片質量是第一位的。影響管片生產質量的最主要因素是管片鋼模。管片鋼模與普通的鋼模板有明顯差別，其技術要求具
2、有高精度性，堅固耐久性，易操作性。根據《GB50299-1999地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》對鋼筋混凝土管片的精度要求可以確定對鋼模的精度要求，主要為表1中的五項檢測項目：鋼模寬度、鋼模高度、鋼模內外徑弧弦長、縱向環(huán)向芯棒中心距、縱向環(huán)向芯棒孔徑。表1鋼模的精度要求序號檢測項目外徑≦11.0M允差(mm)外徑>11M允差(mm)1鋼模寬度±0.25±0.352鋼模高度0～+20～+2.53鋼模內外徑弧、弦長±0.35±0.54縱向、環(huán)向芯棒中心距±0.3±0.45縱向、環(huán)向芯棒孔徑±0.1±0.2出于成本、精度等多方面
3、考慮，工程應用的管片鋼模一般需生產1000環(huán)管片，反復的開合模、振搗等操作，加上國內一般采用蒸養(yǎng)工藝來加快鋼模周轉速度，使得其使用環(huán)境十分惡劣，這些都對鋼模的耐久性是個極大的考驗。而作為一件工業(yè)裝備，操作的方便性是其必須具備的屬性。二、鋼模設計2.1、管片形式介紹地鐵采用了常見的1200mm寬幅的管片，外徑為6200mm，內徑5500mm，管片厚度350mm。每環(huán)襯砌環(huán)由6塊管片組成（見），其中1塊封頂塊（K）、2塊鄰接塊（B1、B2）70、3塊標準塊（A1、A2、A3）。為滿足曲線地段線路擬合及施工糾偏的需要，專門設
4、計了左、右轉彎楔形環(huán)，通過與標準環(huán)的各種組合來擬合不同的曲線。襯砌環(huán)縱、環(huán)縫采用彎螺栓連接，其中每環(huán)縱縫采用12根M30螺栓，每個環(huán)縫采用16根M30螺栓。為保證管片的防水、拼裝及結構受力需要，襯砌制作及拼裝應達到一定的精度。管片制作及拼裝允許誤差應滿足《地鐵設計規(guī)范》（GB50517—2003）的有關要求。單塊管片制作的允許誤差為：寬度±0.3mm；弧弦長±1.0mm；環(huán)向螺栓孔及孔位誤差±1.0mm；厚度±1.0mm。工廠每生產100環(huán)管片應抽檢3環(huán)作水平拼裝檢驗，三環(huán)水平拼裝允許誤差為：環(huán)縫間隙0.6～0.8mm
5、；縱縫間隙1.5～2.5mm；成環(huán)后內徑-1～+3mm；成環(huán)后外徑±3mm；縱向螺栓孔孔徑、孔位分別為±1mm。ABK圖1三種不同形式的管片與成環(huán)效果（略去手孔與連接螺栓孔）2.2、設計概述為滿足高精度的要求，鋼模的型腔面采用數(shù)控加工中心加工獲得。耐久性與易操作性的要求通過合理的結構設計來滿足。所以鋼模設計其實是一般的模具設計與鋼結構設計、機械設計的交叉領域，其設計難度較一般鋼模板設計要高。型腔的尺寸由管片外形尺寸確定，分型面（分開鋼模能取出管片的面）的選取必須考慮開模、脫模、合模的方便性。這部分屬于一般模具設計范疇。
6、70圖2鋼模主體一般的，鋼模的結構主要由三大件（底座、兩塊側模、兩塊端模）和相關構件組成（見圖2）。鋼模的結構設計主要是圍繞三大件的設計，需考慮它們的定位方式和開啟方式等。端、側模的開啟方式有多種：側模一般有平移和鉸鏈翻合式開啟兩種方式；端模一般采用鉸鏈翻合式開啟，也有采用底座弧面少量變形方式開啟的。為使得各部分構件具有足夠的強度，就需要進行強度校核與變形計算，這部分就是鋼結構設計的內容，通過合理的設計將三大件組合裝配為一個整體就涉及機械設計領域了。本次設計側模采用平移裝置進行開啟，端模采用鉸鏈式開啟。鋼模的在使用過程
7、中的振動方式也是設計階段必須考慮的問題，本次設計鋼模將采用附著式高頻氣動振動器進行振動。傳統(tǒng)的鋼模設計主要仍停留在二維設計階段，各零部件之間尺寸不存在關聯(lián)，在頻繁的圖紙修改過程中勢必會出現(xiàn)前后尺寸不符、相互干涉的問題，而在設計階段，設計人員無法獲得一個直觀的產品形象，很難發(fā)現(xiàn)這些問題，這就引出了鋼模設計的一個難點：對機加工尺寸的確定。由于設計失誤，造成鋼模無法達到設計裝配精度的情況是發(fā)生過的；另一個難點是兼顧耐久性與易操作性進行結構設計，這主要是因為傳統(tǒng)的手工計算校核效率低下，并且對復雜構件計算難度較大。本文通過采用三
8、維設計軟件進行鋼模設計，很好的解決了以上兩個難題，設計出的鋼?，F(xiàn)已用于生產。現(xiàn)將設計過程簡要介紹如下。2.3、型腔（機加工尺寸）設計為獲得型腔的尺寸，首先需要建立管片的三維實體模型。使用Solidworks，運用拉伸與切除工具，很容易便可獲得管片實體造型。手孔與連接螺栓孔在此造型中并未體現(xiàn)，鋼模上70與之對應的模芯與芯棒將另行設計
