盾构机设计及计算.pptVIP

零阶迭代方法两个重要概念：①逼近方法----计算机利用曲线拟合来建立设计变量和目标函数及状态变量函数间的关系。②约束优化向非约束优化的转变----非约束优化计算效率更高，转换方法通过对目标函数逼近加惩罚函数的手段来实现。（2）基于ANSYS的优化基本步骤（3）优化过程和结果经过30步迭代，取到最优解。板件序号名称初值mm终值mm圆整值mm板件序号名称初值mm终值mm圆整值mm1刀箱隔板100.098.19810面板正面板60.049.4492主梁内侧板100.096.79711面板边缘板60.045.1453开口处支撑板100.070.27012主梁正面板60.048.5494刀箱支撑横板60.045.84613主梁侧板60.045.2455刀箱支撑竖板60.046.34614主梁背面板10098.9996中心刀箱板100.093.69415主梁边缘板6053.5547主梁内侧板100.072.47216边缘连接板10094.1948开口处支撑板100.072.67317云腿6055.7569面板侧板60.045.64618旋转法兰60—60（3）优化过程和结果对设计变量的迭代终值取整。计算可得优化后的刀盘结构质量为40.89吨。初始质量[g]迭代终值[g]优化结果[g]减轻质量[g]轻量百分比[%]696561283814.15（4）优化结果分析强度指标校核优化后模型最大应力为204.5MPa，比优化前增大5.41%。各板的最大应力均未超过许用应力。刚度指标校核优化后的综合位移为6.31mm，比优化前大0.65mm。远远小于结构的许用综合位移（[δ]=18.84）校核结论优化结果满足强度和刚度要求。通过轻量化，刀盘质量减少5.61吨，相比原刀盘轻14.15%。盾构关键参数选型匹配第四章4盾构关键参数选型匹配4.1盾构主机设备配置4.2双模盾构关键参数的确定及配置4.3煤矿斜井双模盾构关键参数匹配关系4.1盾构主机设备配置开挖系统驱动系统推进系统出碴系统针对新街煤矿斜井的工程条件，仅有双模复合盾构可以胜任，整个设备由主机和后配套两部分组成，主机包括4部分：土压平衡模式TBM模式4.1.1开挖系统盾构遇到软弱围岩，在土压平衡模式下工作时，刀盘采用装有滚刀和切刀的复合式刀盘。4.1.1开挖系统围岩稳定时，盾构在单护盾TBM模式下工作，刀盘通过拆除切刀，封闭开口的方式来转换成可以向上出碴的TBM刀盘。4.1.2驱动系统驱动系统采用变频8台315kW的变频电机驱动，转速可以在0~6.4rpm范围内调整，主轴承采用整体内齿圈大直径单排四列圆柱滚子轴承，外径4.2m。在刀盘转动切土过程中其外围与土体发生摩擦，产生作用于刀盘外围的摩擦阻力扭矩对于无粘性土T5计算式如下：刀盘外围的摩擦阻力扭矩T5刀盘切削下来的碴土通过刀盘的开口进入泥土仓内，再通过刀盘构造柱和搅拌臂的搅拌成为均匀的流塑态土体。刀盘构造柱和搅拌臂搅拌阻力扭矩T6刀盘构造柱和搅拌臂搅拌阻力扭矩T6—刀盘构造柱的搅拌扭矩—刀盘搅拌臂的搅拌扭矩1)刀盘密封装置的摩擦阻力扭矩T7刀盘上作用的其它摩阻力扭矩计算轴承的摩擦阻力扭矩T8轴承摩阻力决定的扭矩可用下式表示：3)减速装置摩擦损耗扭矩T9—驱动机械的摩耗系数；一般可取为不大于0.02。—常用装备扭矩(KN·m)以上9项扭矩值中T1~T6，6项的扭矩值与地层中的土体参数密切相关；T7、T8、T9，3项的扭矩值系盾构机自身的摩擦损失。实践发现，T1~T6项扭矩值的和占9项总和的90％以上。成都地铁1号线地质参数计算结果土压平衡盾构掘进时影响刀盘扭矩的因素包括：(1)盾构隧道线型和施工地质条件的影响；(2)刀盘结构形式及尺寸参数的影响；(3)刀具结构形式、分布、数量的影响(4)刀具切削深度的影响；(5)辅助材料的添加的影响；(1)地质条件对刀盘扭矩的影响土体参数对扭矩的影响土质条件对刀盘扭矩的影响隧道埋深和地下水位的影响隧道埋深对刀盘扭矩的影响（砂砾土层）土压平衡盾构掘进机刀盘扭矩与刀盘开口率成2次关系，且随着刀盘开口率的增大刀盘