6140mm土压平衡盾构机土压盾构机设计计算书.doc

φ6140mm土压平衡盾构机土压盾构机设计计算书【完整版】
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φ6140mm土压平衡盾构机
型号TM614PMX

设计计算书

目录
页数
计算条件………………………………………………………………..2
1.1工程条件…………………………………………………………..2
1.2地质条件………………………………………………………….2
1.3盾构机主要参数计算……………………………………………..3

盾构机刀盘所需扭矩计算……….…………………………………….4

盾构机掘进时所需推力计算….……………………………………….6

盾构机壳体强度计算………………….……………………………….8
4.1盾尾壳体强度计算……………………………………………….8
4.2铰接壳体强度计算………………………………………………12

切削刀具寿命的计算………………………….………………………12
5.1计算条件………………………………………….………………12
5.2计算方法………………………………………………………….12
5.3计算结果………………………………………………………….14

三排园柱滚子轴承计算……………………………………………….14
6.1盾构机规格……………………………………………………....14
6.2正常掘进载荷及三排园柱滚柱轴承强度计算…………………………15

刀盘驱动部传动齿轮强度计算……………………………………….17
7.1齿轮弯曲强度计算……………………………………………...17
7.2齿面接触强度计算……………………………………………...18

8、螺旋输送机规格计算………………………………………………….19
9.1、输送能力…………………………………………………………19
9.2、驱动力矩…………………………………………………………19

1、计算条件：

1.1、工程条件：
(1)隧道长度2676.471mm
(2)隧道最小转弯半径250m
(3)盾构机开挖直径φ6160mm
(4)管片外径φ6000mm
管片内径φ5400mm
管片宽度1200mm
管片厚度300mm
分块数5+1块
隧道坡度坡度35‰

1.2、地质条件：
本工程隧道地质条件主要为：隧道主要穿越第四纪粉土、粉质粘土、粉细砂层及卵石圆砾地层，最大砾径140mm，透水系数在6号细砂层中最大：1.2×10-3~6.0×10-3。
20m
7~8m
土层〔2.1t/m3〕
水位
盾构机
p=9.8kN/m2

图1-1
注：关于地面荷载，在不清楚的情况下假定9.8kN/m2(1.0tf/m2)进行计算。
对于粘土、砂、砂砾土层，根据小松公司的长期经验，切削刀的切削阻力系数在粘土〔水土不别离〕中最大，见表1-1。因此本工程采用粘土层〔水土不别离〕以及隧道上方的土体松弛高度以全覆土来计算盾构机各主要参数。

表1-1切削阻力系数
地质es〔切削阻力系数〕松弛枯燥砂0.008~0.01松弛湿润砂0.01~0.02密实湿润砂0.02~0.04粘土0.4~1.2

地质的一般条件：
土质粘土、砂、砂砾
隧道覆土厚度20m
地下水位GL-7~8m
透水系数cm/sec
标准贯入值〔maxN值〕57
内摩擦角deg
粘着力kN/cm2
含水率〔W%〕%
地面负荷1tf/m2
地层反力系数kN/m2

1.3、盾构机计算的主要参数：
本计算书主要计算以下盾构机参数〔如表1-2所示〕。
详细的规格见盾构机技术规格书。

表1-2盾构机主要计算参数
盾构机外径Φ6.14m刀盘扭矩5,160KNm{526tfm}(100%)
6,181KNm{631tfm}(120%)盾构机总推力37,730KN{3,850tf}盾尾钢板厚度45mm盾尾钢板材质SS400(相当于中国Q235)轴承及齿轮>6,000小时螺旋输送机能力及扭矩250m3/h5.5tf-m刀具寿命>1200m变压器容量1100KVA

2、盾构机刀盘所需扭矩的计算：
计算条件
***水、土不别离计算***
〔1〕土质粘土、砂、砂砾
〔2〕覆土H20m
〔3〕水头Hw0m〔※〕
〔4〕土的单位体积质量水位上部W02.1t/m3
〔5〕土的单位体积质量水位下部W12.1t/m3
〔6〕水的单位体积质量W20t/m3〔※〕
〔7〕标准贯入试验值N0
〔8〕内摩擦角φ0deg
〔9〕地面载荷S1.0t/m2
〔10〕侧方土压系数K10.7
〔11〕松弛土的粘着力c4.905KN/m2
〔12〕盾构机外径d6.14m
〔13〕盾构机半径r3.07m
〔1