[发明专利]一种垫片应变力可恢复的顶管允许应变计算方法

说明书

本发明公开了一种垫片应变力可恢复的顶管允许应变计算方法，属于建筑施工技术领域，包括获取顶管应力计算参数；根据顶管应力计算参数，基于预先设定的管道端部最大应力计算公式，计算顶管最大偏心应力；根据顶管最大偏心应力，基于顶管最大偏心应力、垫片刚度、垫片尺寸参数以及垫片压缩量之间的关系，得到顶管应力‑垫片应变关系曲线以指导顶管施工。本发明在顶管施工时，计算顶管间力的传递时将顶管管节间垫片的力学性质考虑进去，包括垫片的刚度、形变量等，提高了顶管受压应力计算的精确度。

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种垫片应变力可恢复的顶管允许应变计算方法。

背景技术

顶管施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土体的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进，以此类推，将管道埋设在两坑之间。

顶力是整个顶管工程的最关键的参数，随着顶管机的不断开挖，管片全部需要依靠顶力将其顶入土中。顶力在管节间传递最终传至顶管机，进而去平衡开挖掌子面。但是在实际工程中，顶力过大会使管片产生受压破坏，也会使顶管机机头前方地面隆起，甚至对千斤顶数量和吨位选择、后座墙设计、中继间布置等各个工艺环节产生影响，并增加不必要的成本。

现阶段，相关技术人员将各节顶管作为一个整体，通过顶管管节间顶力传递机制来计算极限偏心受压时顶管允许应变量，并根据顶管允许应变量来调整顶力的大小。其计算原理是认为顶管顶进过程是顶力传递的动态过程，顶力传递是通过管与管之间的轴向相互作用传递的。由于现有方法在计算顶管允许应变力时忽略了管节间垫片的作用，导致顶管允许应变力计算不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垫片应变力可恢复的顶管允许应变计算方法，以提高顶管应变力计算的准确性。

为实现以上目的，本发明采用一种垫片应变力可恢复的顶管允许应变计算方法，包括如下步骤：

获取顶管应力计算参数，该顶管应力计算参数包括顶管尺寸参数、顶管端部偏转的角度、管道轴向等效压缩弹性模量以及顶管端部张开的高度；

根据所述顶管应力计算参数，基于预先设定的管道端部最大应力计算公式，计算顶管最大偏心应力；

根据所述顶管最大偏心应力，基于顶管最大偏心应力、垫片刚度、垫片尺寸参数以及垫片压缩量之间的关系，得到顶管应力-垫片应变关系曲线以指导顶管施工。

优选地，所述的管道端部最大应力计算公式具体为：

式中：σ_max为顶管最大偏心应力，R为顶管外半径，L为顶管长度，n为顶管端张开高度，E为管道轴向等效压缩弹性模量，θ为顶管端部的偏转角度。

优选地，所述基于顶管最大偏心应力、垫片刚度、垫片尺寸参数以及垫片压缩量之间的关系，具体为：

式中：σ_max为顶管最大偏心应力，E_t为液压垫片刚度，d为液压垫片中心圆直径，δ_max为顶管达到最大偏心应力σ_max时垫片的最大变形量，δ₀为垫片的初始变形量。

优选地，在压缩前顶管张开的角度θ₂不为零时，还包括：

在垫片达到最大压缩量δ_max时，根据顶管压缩后偏移角的变化情况，得到顶管应力-垫片应变关系曲线。

优选地，所述在垫片达到最大压缩量δ_max时，根据顶管压缩后偏移角的变化情况，得到顶管端部的偏转角度，具体包括：