[发明专利]一种顶管隧道的等效抗弯刚度确定方法、装置及设备

说明书

本发明公开了一种顶管隧道的等效抗弯刚度确定方法，包括：获取顶管隧道截面的尺寸参数和顶管材料参数；确定所述顶管受弯矩条件下截面受力平衡条件；根据所述顶管隧道截面的尺寸参数和顶管材料参数，结合所述受力平衡条件，确定所述顶管的中性轴位置；根据所述中性轴位置和等效连续转角确定方式，获取所述顶管隧道的等效抗弯刚度。从而有利于根据所确定的抗弯刚度对顶管隧道进行安全、可靠的施工。

技术领域

本申请属于工程设计领域，尤其涉及一种顶管隧道的等效抗弯刚度确定方法、装置及设备。

背景技术

顶管施工是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工时，在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。由于施工过程不需要开挖地面，不会破坏地面建筑物和环境，具有省时、高效、安全，综合造价低的优点。

顶管管节一般通过在顶管管节间设置木垫片，其中一个管节的管侧的凹槽设置有橡胶止水带，另一个管节的管侧镶嵌有与管道外表面相平的钢套环，连接方式与盾构隧道存在较大的差异，无法通过盾构隧道纵向计算模型获取顶管隧道的纵向的等效抗弯刚度计算，在施工过程中，不利于根据所确定的抗弯刚度对顶管隧道进行安全、可靠的施工。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种顶管隧道的等效抗弯刚度确定方法、装置及设备，以解决现有技术中无法通过盾构隧道纵向计算模型获取顶管隧道的纵向抗弯刚度计算，在施工过程中，不利于根据所确定的抗弯刚度对顶管隧道进行安全、可靠的施工的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种顶管隧道的等效抗弯刚度确定方法，所述顶管隧道的等效抗弯刚度确定方法包括：

获取顶管隧道截面的尺寸参数和顶管材料参数；

确定所述顶管受弯矩条件下截面受力平衡条件；

根据所述顶管隧道截面的尺寸参数和顶管材料参数，结合所述受力平衡条件，确定所述顶管的中性轴位置；

根据所述中性轴位置和等效连续转角确定方式，获取所述顶管隧道的等效抗弯刚度。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，所述获取顶管隧道截面的尺寸参数和顶管材料参数的步骤中，所述顶管材料参数包括：顶管构件参数，所述顶管构件参数包括混凝土弹性模量E_c、管节外侧止水带与钢套环嵌套处抗拉区弹性模量E，截面受压区最大变形量为δ_c(max)，截面受拉区最大变形量为δ′_b(max)；所述顶管隧道截面的尺寸参数包括：顶管隧道的截面圆半径R以及混凝土内环厚度d、止水带厚度s。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述确定所述顶管受弯矩条件下截面受力平衡条件的步骤包括：

根据截面受力平衡公式：

确定所述顶管受弯矩条件下截面受力平衡条件，其中：E_c为混凝土弹性模量，E为管节外侧止水带与钢套环嵌套处抗拉区弹性模量，R为顶管隧道的截面圆半径，d为混凝土内环厚度，s为止水带厚度，δ_c(max)为截面受压区最大变形量，δ′_b(max)为截面受拉区最大变形量，l为管节长度，c为中性轴与顶管中心轴的距离，φ为截面上的中性轴所确定的半径与水平线之间的夹角，所述半径根据顶管截面上的中性轴与顶管所在的圆的交点确定，α为顶管上的点所确定的半径与顶管的竖直线之间的平角。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述根据所述顶管隧道截面的尺寸参数和顶管材料参数，结合所述受力平衡条件，确定所述顶管的中性轴位置的步骤包括：