始发推力及扭矩计算.docVIP

右线始发推力及扭矩计算 一、计算条件 盾构机受力分析： 图1 项 目 符号 单位 覆土厚度 H m 地下水位(从水面至盾构机顶部为止) Hw m 泥土天然容重 γ t/m3 水的容重 γw t/m3 土内部摩擦角 φ degree 静土压系数 k0 --- 土的粘聚力 c kN/m2 盾构机外径 D m 盾构机总长 L m 盾体长度 Ls m 盾体总重量 Gs t 后配套台车总重量 Gt t 推进油缸推力 F kN/根 油缸装备数量 m 根 刀盘扭矩 Tr kN-m 管片外径 Ds m 刀盘开口率 ξ ％ 刀盘幅宽 l m 标准刀刀刃宽度 B0 cm 切入深度 t cm 标准刀前角 θ rad 标准刀装备数量 nt 个 标准刀平均安装半径 Rk m 中间梁数量 na 根 中间梁平均安装半径 ra m 中间梁半径 da m 中间梁长度 la m 盾尾密封段数 ns 段 如图1所示，盾构机在土体中，覆土厚度H，其间含有HW高的水头，此时盾构机上下左右均受到水和土体对它的作用力，如图2所示： 1)、盾构机顶部所受的垂直负荷：P1 P1＝H·γ×10 2)、盾构机顶部侧向负荷： Q1 3)、盾构机底部侧向负荷： Q2 4)、盾构机底部所受的垂直负荷： P1Q2Q1 P1 Q2 Q1 P3 Q1 Q2 L L Ls l φD Gs ● 图2 图3 二、盾构掘进刀盘扭矩和所需推力计算 1、掘进时刀盘扭矩 理论刀盘扭矩：T T = T1 + T2 + T3 + T4 其中 T1：刀具的切削阻力扭矩 T2：大刀盘面板与地层的摩擦阻力扭矩 T3：大刀盘外周部与地层的摩擦阻力扭矩 T4：中间支撑梁的阻力矩 1）、刀具的切削阻力扭矩：T1 Hα=10×2.1×ec?B0?t?10(-0.22θ)/1000 T1=nt×Hα×Rk 其中 ec：切削阻力系数 B0：切削刀刃宽度 t：切入深度 θ：切削刀刃的前角 nt：刀盘刀具装备数 Rk：刀盘刀具平均安装半径 2）、大刀盘面板与地层的摩擦阻力扭矩：T2 其中：ξ为大刀盘开口率 3）、大刀盘外周部与地层的摩擦阻力扭矩；T3 其中 l：为大刀盘外周板的宽度 4）、中间支撑梁的阻力矩 T4 2、盾构掘进推力 盾构机所需推力：F F = F1 + F2 + F3 + F4 其中 F1：外壳板外周面与坑壁的摩擦阻力的推力 F2：盾构机前方的水土压力的推力 F3：管片与盾尾密封的摩擦阻力的推力 F4：后配套设备的牵引阻力的推力 1）、盾体外壳板外周面与坑壁的摩擦抵抗的推力：F1 2）、盾构机前方的土水压力的推力：F2 3）、管片与盾尾密封的摩擦阻力的推力：F3 F3＝μs×ns×π×Ds×(Ps+Px) 其中：μs：管片与盾尾密封的摩擦系数(＝0.3) Ps：盾尾密封的紧迫力 (＝3.1kN/m) Px：水压引起的紧迫力 () 4）、后配套设备的牵引阻力的推力：F4 F4＝Gt×μt×9.8 其中μt：牵引阻力系数(＝0.2)