盾構隧道高精度盾構管片鋼模設計過程

1、1盾構隧道高精度盾構管片鋼模設計過程盾構隧道高精度盾構管片鋼模設計過程(中鐵裝備中鐵裝備上海項目內(nèi)控資料上海項目內(nèi)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(chǎn)新一代高精度鋼模，隨后國產(chǎn)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(chǎn)的鋼模已經(jīng)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(zhì)量的兩大要素，管片質(zhì)量的好壞直接影響了盾構機掘進控制、管片拼裝質(zhì)量以及成型后隧道的結構性能，防水

2、性能和耐久性，在隧道使用階段，管片質(zhì)量是第一位的。影響管片生產(chǎn)質(zhì)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，其技術要求具有高精度性，堅固耐久性，易操作性。根據(jù)《GB502991999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(nèi)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)

3、外徑11M允差(mm)1鋼模寬度0.250.352鋼模高度0～20～2.53鋼模內(nèi)外徑弧、弦長0.350.54縱向、環(huán)向芯棒中心距0.30.45縱向、環(huán)向芯棒孔徑0.10.2出于成本、精度等多方面考慮，工程應用的管片鋼模一般需生產(chǎn)1000環(huán)管片，反復的開合模、振搗等操作，加上國內(nèi)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

4、2.1、管片形式介紹3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(nèi)容，通過合理的設計將三大件組合裝配

5、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(chǎn)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

6、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(chǎn)。現(xiàn)將設計過程簡要介紹如下。2.3、型腔（機加工尺寸）設計、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Solidwks，運用拉伸與切除工具，很容易