[发明专利]一种基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法

权利要求书

1.一种基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据盾构衬砌结构的设计方案，建立盾构衬砌三维有限元模型；

步骤2，结合所述盾构衬砌结构的埋深和地质条件，确定作用于所述盾构衬砌结构的荷载体系，所述荷载体系的参数至少包括隧道顶部竖向土压力；

步骤3，在所述三维有限元模型中施加所述荷载体系，分析盾构衬砌结构的力学响应；

步骤4，将所述隧道顶部竖向土压力从p开始持续增大，分析所述盾构衬砌结构的力学响应，直至达到预定条件，此时所述隧道顶部竖向土压力增大至p+Δp₁；

步骤5，定义未超载前所述盾构衬砌结构的初始性能值；

步骤6，当地表超载值为Δp时，在步骤3的基础上，将所述隧道顶部竖向土压力从p增大为p+Δp，分析所述盾构衬砌结构的力学响应；

步骤7，将所述隧道顶部竖向土压力从p+Δp开始持续增大，分析所述盾构衬砌结构的力学响应，直至达到所述预定条件，此时所述隧道顶部竖向土压力增大至p+Δp+Δp₂；

步骤8，定义地表超载后所述盾构衬砌结构的性能值；

步骤9，确定地面超载Δp作用后所述盾构衬砌的钢板加固方案，在步骤6计算的基础上，在所述盾构衬砌结构的内部粘贴钢板；

步骤10，将隧道顶部竖向土压力从p+Δp开始持续增大，分析所述盾构衬砌结构的力学响应，直至满足所述预定条件，此时所述隧道顶部竖向土压力增大至p+Δp+Δp₃；

步骤11，定义加固后的所述盾构衬砌结构的性能恢复值；

步骤12，根据韧性评估模型，计算所述盾构衬砌结构的韧性。

2.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法，其特征在于：

其中，步骤1中，所述三维有限元模型中包括管片与螺栓。

3.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法，其特征在于：

其中，步骤2中，所述荷载体系的参数还包括隧道底部反力p_k、隧道顶部侧向土压力q₁、隧道底部侧向土压力q₂、衬砌自重g、法向地基弹簧F_n以及切向地基弹簧F_s。

4.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法，其特征在于：

其中，步骤4中，所述预定条件为所有接缝中某一接缝螺栓的应力最大值达到螺栓屈服应力或某一接缝的张开量最大值达到接缝张开量限值。

5.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法，其特征在于：

其中，步骤5中，所述初始性能值为Q₀＝100％。

6.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法，其特征在于：

其中，步骤8中，所述地表超载后盾构衬砌结构的性能值为Q₁＝Δp₂/Δp₁。

7.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法，其特征在于：

其中，步骤11中，所述加固后盾构衬砌结构的性能恢复值为Q₂＝Δp₃/Δp₁。

8.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法，其特征在于：

其中，步骤12中，所述盾构衬砌结构的韧性为：

R_e＝[Q₁*(t₂-t₁)+Q₂*(t₃-t₂)]/[Q₀*(t₃-t₁)]，

式中，t₁为地表超载作用时间点，t₂为加固后盾构衬砌性能恢复至Q₂的时间点，t₃-t₁为进行韧性评估的时间。