本实用新型涉及盾构机隧道施工技术领域，更具体地说，它涉及一种盾构机二次始发掘进施工用反力架。

背景技术：

盾构始发掘进时，需要安装一个为盾构机提供反作用力的构件，即反力架，从而在盾构机向前推进过程中给盾构机的掘进提供一个反作用力。反力架朝向盾构机的正面通过管片负环连接盾构机，反力架通过水平支撑与始发井主体结构连接后，成为一个稳定整体，盾构在始发过程中产生的推力通过34组油缸传递至管片，再经过管片传递给反力架。由于反力架提供的反力有限，若始发过程中推力过大，有可能造成反力架体系失稳。目前在盾构始发掘进过程中，相关工作人员凭着施工经验进行盾构机的推进和判断管片负环的拆除与否，工作人员单凭施工经验，可能造成始发过程中盾构推力过大，使得反力架体系失稳；也可能因工作人员判断失误而管片负环拆除时间过早，造成管片位移，增加了施工风险。并且现有的反力架还设有后背横支撑，不利于反力架的吊装，因为反力架的吊装一般情况下是在中板开口或是预埋吊点，然后采用卷扬机或者是手拉葫芦进行吊装。一般情况下，反力架的安装是在完成了盾构机主机平移调头和后配套台车平移调头后进行。当盾构机主机平移调头到达始发位置且后配套台车也平移调头后，余留给反力架吊装的空间就显得十分的狭小，并且将反力架运输至吊装位置也不容易，其上增设后背横支撑，不利于反力架的吊装施工。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种盾构机二次始发掘进施工用反力架，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种盾构机二次始发掘进施工用反力架，其包括反力架本体，所述反力架本体由八字、门架和后背斜撑组成，反力架本体前方安装有管片负环，所述门架底部两侧设有两个立柱。

进一步，所述八字和门架由30#工字钢制作，其中八字是由2个工字钢制成，门架是由3个工字钢制成。

进一步，所述后背斜撑由45#工字钢制作，由3个工字钢制成。

进一步，所述管片负环为半径3000m的圆曲线。

进一步，所述管片负环全部采用闭环管片。

进一步，所述盾构始发基座、管片负环和反力架本体均布置成相应的直线。

综上所述，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型的盾构机二次始发掘进施工用反力架，取消了原有的后背横支撑，反力架本体由八字、门架和后背斜撑组成，盾构机的推力主要由门架的两个立柱和后背斜撑来承受，故此一个立柱承受盾构机再次始发推力的一半推力；同时考虑到盾构机实际始发时千斤顶的推力大小分布，将该荷载简化为梯形荷载分布，并且管片负环全部采用闭环管片，以保证将盾构始发推进的巨大反力可靠、稳定地传至反力架而不发生相对位移和超限变形，从而确保正环管片的错台量和密封质量符合设计及规范要求。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的反力架计算模型图。

附图标记：1-反力架本体、2-八字、3-门架、4-后背斜撑、5-管片负环、6-立柱、7-工字钢。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

一种盾构机二次始发掘进施工用反力架，其结构参见图1所示，该盾构机二次始发掘进施工用反力架包括反力架本体1，所述反力架本体1由八字2、门架3和后背斜撑4组成，八字2和门架3由30#工字钢7制作，其中八字2是由2个工字钢7制成，门架3是由3个工字钢7制成；后背斜撑4由45#工字钢7制作，由3个工字钢7制成。

所述反力架本体1前方安装有管片负环5，管片负环5为半径3000m的圆曲线，管片负环5全部采用闭环管片，以保证将盾构始发推进的巨大反力可靠、稳定地传至反力架而不发生相对位移和超限变形，从而确保正环管片的错台量和密封质量符合设计及规范要求。

所述门架3底部两侧设有两个立柱6，该反力架本体1所受到的盾构机的推力，主要由门架3的两个立柱6和后背斜撑4来承受。

本实用新型的工作原理是：

盾构始发时在出基座前沿直线推进，盾构始发基座、管片负环5和反力架本体1均布置成相应的直线，待盾尾脱离基座后逐步调整盾构姿态使盾构沿隧道设计线路推进；为了保证盾构机再次始发的安全性和科学性，本实施例采用有限元软件ANSYS对该类型反力架进行力学计算。

以盾构机再次始发推力为20000kN为例，通过管片负环5传递给反力架本体1，通过对该反力架的分析，将该实物的计算模型简化成如图2所示，盾构机的推力主要由门架3 的两个立柱6和后背斜撑4来承受，故此一个立柱6承受10000kN的推力；同时考虑到盾构机实际始发时千斤顶的推力大小分布，将该荷载简化为梯形荷载分布。

采用ANSYS进行建模分析，单元选取为beam3单元，钢材为Q235工字钢，弹性模量为200GPa,泊松比为0.28，密度为7800kg/m³。立柱的面积为0.0585m²，惯性矩为 0.042580181m⁴；斜撑的面积为0.0261m²，惯性矩为0.000762114m⁴；

(1)弯矩

最大弯矩发生在立柱的底部，最大值为13000kN·m。该反力架能承受的最大弯矩值为 33354.48kN·m，安全系数为2.56。

(2)轴力

最大轴力发生在立柱下部，其值为4760kN，为拉力。该反力架能承受的最大拉力(或压力)为8248.5kN，安全系数为1.73。

(3)变形

最大变形值发生在立柱的顶端，其值为13.5mm。建议根据现场实际情况，可在立柱顶端施加一定的约束。

经计算，该反力架可满足盾构机始发推力要求，反力架结构受力较为安全。反力架安装时应注意保证立柱的垂直度，焊接的地方应保证焊缝的质量，防止未焊透、气孔、咬边等缺陷。螺栓连接地方应确保螺栓达到要求的拧紧力，反力架组装完成后还应进行螺栓的复紧。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理，仅是本实用新型的优选实施方式。本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。