1.浙江省交通建设工程监督管理局 杭州 311215；2.浙江交工金筑交通建设有限公司 杭州 310051；
3.浙江交工集团股份有限公司 杭州 310051；4.浙江科技学院土木与建筑工程学院 杭州 310023
摘要：为了研究新型衬砌模板台车的受力特点和结构优势，对传统衬砌台车和新型衬砌台车进行ANSYS有限元计算分析。计算结果表明，传统结构形式的模板台车的应力和位移都大于新型模板台车，说明新型模板台车结构更为合理。与传统台车相比较，新型台车的模板总成是一个独立的结构系统，模板表面位移只是模板总成的变形，并且在模板下方设置了千斤顶，形成了一个稳定的支座，使得模板总成结构更为稳定。
关键词：高速公路；隧道；衬砌台车；有限元；大断面
Deformation and stress analysis of traditional and new two lining template trolley for large cross section tunnel
GU Senhua1, LIU Xiangyang2, YUAN Dinghui2, LIN Chun3, WANG Kedi4
（1.Zhejiang Transportation Construction Engineering Supervision Administration, Hangzhou 311215; 2.Zhejiang Jin Zhu Transportation Construction Co., Ltd., Hangzhou 310051; 3.Zhejiang Jiao Gong Group Co., Ltd., Hangzhou 310051; 4.School of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou 310023）
Abstract：In order to study the mechanical characteristics and structural advantages of the new lining formwork trolley, the traditional lining trolley and the new lining trolley were analyzed by ANSYS finite element method. The calculation results show that the stress and displacement of the traditional formwork trolley are larger than that of the new formwork trolley, indicating that the structure of the new formwork trolley is more reasonable. Compared with the traditional platform car, the template assembly of the new type of table car is an independent structural system. The surface displacement of the template is only the deformation of the template assembly, and the jacks are set below the template to form a stable support, making the template assembly structure more stable.
Keywords：Expressway; tunnel; lining trolley; finite element; large section
0引言
隧道衬砌台车有效地提高了混凝土的浇筑质量、提高了施工效率[1]。韩银红针对普通单线台车做了有限元分析[2]，指出单线隧道台车结构与双线台车结构不同；徐爱英用改变结构的方式进行了通过性检算[3]；张柯针对某超大断面市政隧道台车进行了结构优化[4]；李社斌等针对某台车的模板面板厚度进行了优化[5]；程伟等针对某小断面门洞台车进行了优化设计[6]；王云尝试基于ANSYS对隧道衬砌台车结构进行分析及优化[7]；李宏对铁路隧道的台车门架结构进行了研究和优化[8]；刘旭阳对丝杠固定式台车结构进行了有限元分析[9]。以上的研究工作是针对传统台车开展的，未对新型二衬台车开展研究。本文应用ANSYS有限元软件对传统和新型模板的应力与位移开展分析，对新型模板台车结构优势进行讨论。
1工程概况
某高速公路隧道位于绍兴市鉴湖镇和平水镇，进口位于鉴湖镇十里筠溪村。出口位于平水镇红墙下村。该隧道位于第3、第4合同段内，为特长隧道，平面布置形式为分离式；左洞进口桩号为ZK32+474.29，出口桩号为ZK36+729，全长4254.71米；右洞进口桩号为K32+474，出口桩号为K36+733，全长4259米。隧道主洞内轮廓采用受力条件好、断面利用率高的三心圆（曲墙半圆拱）断面。拱半径为5.80m、曲墙半径为4.75m、净空面积为70.53m2。围岩类型包括Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩。
2传统模板台车变形与应力分析
2.1模型参数
二衬台车材料为Q235B，其许用应力[σ]=170MPa，混凝土重度γ=25kN/m3。结构建模尺寸见图1，ANSYS有限元结构参数见表1，各个构件截面参数见表2。约束为固定模板底部的丝杆，如图2所示。
混凝土浇筑时形成的载荷作用于模板表面，分为侧向压力与顶部压力分别计算，并作用于模型。侧向压力根据《施工结构计算方法与设计手册》[10]和《建筑工程模板施工手册》[11]计算，并考虑了振捣载荷、混凝土倾倒载荷；顶部载荷按混凝土自重计算。模板台车的载荷需要计入自重。
经过对传统台车以及新型台车ANSYS有限元分析发现，传统台车的位移大于新型台车。这是由于传统台车由于在结构不合理导致，台车的总体位移由模板表面变形、丝杆伸缩变形以及门架变形三方面构成，而新型台车总体位移仅有模板总成变形构成。在模板底部支撑方面，新型台车在模板下方设置了千斤顶，形成了一个稳定的支座，使得结构更加稳定。
4结论
采用ANSYS有限元方法，对传统台车以及新型台车的应力和位移进行了对比分析，说明新型模板台车的结构更加合理。通过本文研究，可以得出如下结论：
（1）新型台车相对于传统台车，由门架支撑体系改为模板总成支撑，在模板下方增加了千斤顶作为支座，结构更加合理。（2）传统台车最大等效应力达到了174.115MPa，该最大等效应力发生处需要加固，大部分等效应力均在130MPa以下；新型台车的最大等效应力仅为46.453MPa，说明新型台车的受力更为合理。（3）传统台车最大水平方向位移达到了3.126mm，而新型台车仅有1.244mm。传统台车最大竖直方向位移达到了4.536mm，新型台车仅有2.09mm。说明新型台车结构更加合理，刚度增大。
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作者简介
顾森华（1983—），男，硕士，高工，2008年毕业于浙江大学土木工程专业，主要研究方向为隧道工程，浙江省交通建设工程监督管理局，183606969@qq.com。
论文作者:顾森华,刘向阳,袁定辉,林春,汪科迪
论文发表刊物:《防护工程》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/19
标签：台车论文; 模板论文; 结构论文; 隧道论文; 应力论文; 位移论文; 传统论文; 《防护工程》2018年第26期论文;