一种适用于曲线隧道二衬台车钢模板设计精确的计算方法与流程

【】本发明属于曲线隧道，具体涉及一种适用于曲线隧道二衬台车钢模板设计精确的计算方法。

背景技术

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背景技术：

1、为了满足工程、运营和安全的需求，提高线路的通行效率和运营能力，减少对地形的破坏和资源的浪费，提高列车或车辆的舒适性和安全性，道路平面路线设计需进行曲线设计。

2、首先，线路设置曲线可以提高线路的通行效率和运营能力。在铁路、公路等交通线路中，如果直线延伸过长，车辆在高速行驶时会产生侧向力，容易导致车辆偏离轨道或道路，增加事故的风险。而通过设置曲线，可以使车辆在转弯时更稳定，减少侧向力的影响，提高车辆的通行效率和运营能力。其次，线路设置曲线可以减少对地形的破坏和资源的浪费。在建设线路时，如果直线延伸过长，需要穿越山脉、河流等自然地理条件，会对地形造成较大的破坏，同时也需要更多的土地资源。而通过设置曲线，可以适应地形的变化，减少对地形的破坏，并能够更有效地利用土地资源，降低工程建设的难度和成本。

3、随着我国经济发展交通基础设施建设数量不断增加，越来越多的道路修建穿山隧道，我国隧道总里程逐年增长，特长隧道数量排名世界前列。

4、隧道二次衬砌是隧道工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌，与初期支护共同组成复合式衬砌。隧道二衬作为隧道承载重要结构，其工程质量直接影响公路安全。隧道二次衬砌施工是仰拱超前，墙、拱整体浇筑。二次衬砌结构混凝土应密实、表面平整光滑、曲线圆顺，满足设计强度、防水及耐久性要求。隧道二次衬砌台车是隧道施工过程中二次衬砌不可或缺的移动模板。隧道二次衬砌模板决定每一次浇筑的二次衬砌外观线型，影响浇筑混凝土质量。每次浇筑过程二衬台车与前一次浇筑的隧道二次衬衔接平顺性，影响整条隧道二次衬砌线型。因此二衬台车需要满足曲线隧道二衬施工要求。

5、曲线隧道二衬常规的施工方法是以短台车来适应隧道曲线，但是该方法无法避免二衬混凝土在每模二衬的施工缝处产生错台，尤其是小曲线半径隧道问题愈加突出。二衬施工缝处的错台现象会导致二衬混凝土线型误差。二衬台车与已浇筑二次衬砌衔接还会引起衬砌混凝土挤压开裂问题。当下常见的矩形投影二衬台车严重影响隧道二衬混凝土的外观质量和隧道二衬线型。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、针对目前曲线隧道二衬常规的施工方法是以短台车来适应隧道曲线，但是该方法无法避免二衬混凝土在每模二衬的施工缝处产生错台，尤其是小曲线半径隧道，二衬施工缝处的错台现象尤为明显，严重影响了隧道二衬混凝土的外观质量和隧道线型的问题，本发明提供了一种适用于曲线隧道二衬台车钢模板设计精确的计算方法，建立一种适用于曲线隧道二衬台车模板设计精确计算方法。

2、本发明的技术原理如下：

3、主要是改变原有常规的隧道二衬台车平面投影为长方形来拟合曲线隧道线型的施工方法，采用一种平面投影为梯形的模板台车来精准的拟合隧道曲线，消除曲线隧道二衬施工缝错台质量问题；所需要的计算包括二个部分：一是模板台车的平面投影梯形的两平行边的长度计算；二是与隧道形成斜切的异形模板分块精准的分块参数计算。

4、本发明的目的通过以下技术方案实现：

5、一种适用于曲线隧道二衬台车钢模板设计精确的计算方法，包括如下步骤：

6、s1、模板台车的平面投影梯形的两平行边的长度计算；

7、常见隧道内轮廓设计：计算方法通过隧道内轮廓圆曲线半径r(即梯形投影面的高为2r)、隧道外弧设计曲线半径r、以及用户取定的曲线隧道外弧侧台车纵向长度a(梯形投影面平行边长边)等参数，通过发明的计算公式计算出曲线隧道内弧侧台车纵向长度b(梯形投影面平行边短边)，曲线隧道内弧侧台车纵向长度b＝a-4×r×tan[arcsin(a/2r)]；

8、b＝a-2×2×r×tan(α)且α＝arcsin(a/2r)；

9、b＝a-4×r×tan[arcsin(a/2r)]

10、其中：b－隧道内弧侧台车纵向长度(梯形投影面平行边短边)；

11、a－曲线隧道外弧侧台车纵向长度(梯形投影面平行边长边)；

12、r－隧道内轮廓圆曲线半径；

13、r－隧道外弧设计曲线半径；

14、以上各参数单位一致；

15、s2、与隧道形成斜切面端头模板的弧形长度将模板精准分块的计算：

16、取定的曲线隧道外弧侧梯形台车纵向长度a，计算出曲线隧道内弧侧台车纵向长度b后，将模板分为三个区段计算模板分块加工环向长度；

17、s2-1、水平直径以上即拱顶180度范围内区段：

18、按用户加工作业需求以二衬台车拱顶180度范围内环向等分模板为n块，模板分块加工环向长度c＝πr/n，环形分块每块模板对应的圆弧角β＝π/n，通过确定a、b、c三个长度后，以圆弧水平半径为基准线进行圆弧模板均等分为n块，通过计算公式得到模板分块平行边长度mi，即可精确分配弧形模板的各分块尺寸，进而精确加工出各个弧形模板块，组合成精确的二衬模板；

19、水平直径以上即拱顶180度范围内区段圆弧均等分块mi值：

20、mi＝(a+b)/2-2δi

21、δi＝li×tanα

22、li＝r×cos(i×β)

23、β＝180°/n

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25、由于圆弧水平半径以下的模板为圆弧段不是半圆，根据隧道内轮廓设计可知θ角大小，将基准线下方圆弧均等分处理后根据模板临近隧道内弧曲线或外弧进行区分计算；

26、s2-2、水平直径以下靠近隧道内弧曲线侧：

27、水平半径为基准线下方临近隧道内弧曲线的圆弧等分为n块计算得mi值；

28、mi＝(a+b)/2-2×δi

29、δi＝li×tanα

30、li＝r×cos(i×γ)

31、γ＝θ/n

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33、s2-3、水平直径以下靠近隧道外弧曲线侧：

34、水平半径为基准线下方临近隧道外弧曲线的圆弧等分为n块计算得mi值；mi＝(a+b)/2+δi

35、δi＝li×tanα

36、li＝rcos(i×γ)

37、γ＝θ/n

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39、和现有技术相比，本发明具有如下优点：

40、本发明所述的一种适用于曲线隧道二衬台车钢模板设计精确的计算方法，实现了梯形台车设计参数自动精准计算，解决了预防二衬施工错台、防止台车挤压二衬混凝土等问题。从设计到应用都具有优越性和首创性。首先，根据指定的台车投影平行边长边通过路线设计圆弧的半径切割出梯形台车斜边，利用公式验算得到二衬台车投影平行边短边。其次，通过将二衬台车模板以水平直径为参考线将圆弧分割为三段，依次根据弧度、二衬设计轮廓半径、梯形台车斜边与垂线夹角推演计算出二衬模板分块平行边边长，实现二衬台车模板精确切割计算。

技术特征：

1.一种适用于曲线隧道二衬台车钢模板设计精确的计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种适用于曲线隧道二衬台车钢模板设计精确的计算方法，建立一种适用于曲线隧道二衬台车模板设计精确计算方法，主要是改变原有常规的隧道二衬台车平面投影为长方形来拟合曲线隧道线型的施工方法，采用一种平面投影为梯形的模板台车来精准的拟合隧道曲线，消除曲线隧道二衬施工缝错台质量问题；所需要的计算包括二个部分：一是模板台车的平面投影梯形的两平行边的长度计算；二是与隧道形成斜切面端头模板的弧形长度将模板精准分块的计算。

技术研发人员：吕中玉,李亮勤,柏挺,季野,旷凡昌,蒙立和,李彩霞,刘唐,林彬,唐颖贤,陆艺,廖巧玲,莫昀锦
受保护的技术使用者：广西路桥工程集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/21