[发明专利]盾构隧道管片环分块方式的方案比选分析方法

摘要

本发明公开了一种盾构隧道管片环分块方式的方案比选分析方法，其包括以下步骤：确定第一管片环的各个纵缝接头位置对应的管片环中心角i、编号i及第i个纵缝接头对应的纵缝接头抗弯刚度Ki；确定与第一管片环相邻的第二管片环的上述参数；以匀质圆环法计算两环管片中任一接头所对应的均质圆环位置的弯矩的绝对值Mi；计算接头承受的实际弯矩；计算各种拼装方式的分块方案的第一管片环与第二管片环的所有纵缝接头的转角之和；选取其中两环管片的所有纵缝接头转角之和最小的方案为最优分块方案。采用本发明的方法进行分析时仅需要管片纵缝接头的相关力学参数，即可对方案做出相关评价，目的明确，方法科学合理，使用方便，省时省力。

主权项

1.一种盾构隧道管片环分块方式的方案比选分析方法，其特征在于，分块方式的方案比选时选取连续的两环管片进行分析，其包括以下步骤：步骤1、以第一管片环正上方为管片环中心角的起点，该位置的管片环中心角的度数为0度；管片环中心角的度数以顺时针方向增加；设第一管片环有n个纵缝接头，纵缝接头编号从各纵缝接头所对应的管片环中心角中度数最小的管片环中心角的纵缝接头开始，以i代表第一管片环的第i个纵缝接头的编号，其中1≤i≤n，以代表第一管片环的第i个纵缝接头所对应的管片环中心角，以K_i代表第i个纵缝接头所对应的纵缝接头抗弯刚度；步骤2、与第一管片环相邻的为第二管片环，第二管片环的分块方式与第一管片环相同，以第二管片环的正上方为管片环中心角的起点，该位置的管片环中心角的度数为0度；管片环中心角的度数以顺时针方向增加；与第一管片环相同，第二管片环也有n个纵缝接头，纵缝接头编号从各纵缝接头所对应的管片环中心角中度数最小的管片环中心角的纵缝接头开始，以n+i代表第二管片环第i个纵缝接头的编号，其中1≤i≤n，以代表第二管片环的第i个纵缝接头所对应的管片环中心角，以K_n+i代表第二管片环的第i个纵缝接头所对应的纵缝接头抗弯刚度；当盾构隧道采用通缝拼装时，且K_i＝K_n+i；当盾构隧道采用错缝拼装时，且K_i≠K_n+i；步骤3、根据盾构隧道的所承受的设计荷载，不考虑管片环的纵缝接头影响，将管片环当作无纵缝接头的均质圆环，计算得到该均质圆环的沿环向分布的弯矩；设均质圆环上管片环中心角为处弯矩的绝对值M_i，均质圆环上管片环中心角为处弯矩的绝对值M_n+i；步骤4、设管片环的弯矩提高率为ξ，则第一管片环编号为i的纵缝接头承受的弯矩为(1‑ξ)×Mi，第二管片环编号为n+i的纵缝接头承受的弯矩为(1‑ξ)×Mn+i；步骤5、设有f种管片环分块方案，管片环的分块方案的编号为j，其中1≤j≤f，j方案中的第一管片环中的各个纵缝接头在对应均质圆环上的弯矩作用下的转角之和为：j方案中的第二管片环的各个纵缝接头在对应均质圆环上的弯矩作用下的转角之和为：则j方案中的第一管片环和第二管片环在对应均质圆环上的弯矩作用下的所有纵缝接头的转角之和为：上述公式中，各符号的下标j表示方案j中的相关参数，其中，θj1为j方案中第一管片环中的各个纵缝接头的转角之和；Mji(1‑ξ)为j方案中第一管片环i号纵缝接头承受的弯矩，其数值由步骤4得出；Kji为j方案中第一管片环i号纵缝接头对应的纵缝接头抗弯刚度；θj2为j方案中第二管片环中的各个纵缝接头的转角之和；Mj(n+i)(1‑ξ)为j方案中第二管片环编号为n+i的纵缝接头承受的弯矩，其数值由步骤4得出；Kj(n+i)为j方案中第二管片环编号为n+i的纵缝接头对应的纵缝接头抗弯刚度；步骤6、在f种管片环的分块方案中，根据步骤5可以依次得到各方案的第一管片环与第二管片环的转角之和θj，θj依次为θ1，θ2，…θf；设γ为其中最小的角度，γ＝Min(θ1，θ2，…θf)，则以第一管片环与第二管片环的转角之和为γ所对应的管片环分块方案为f种管片环分块方案中的最优的管片环分块方案。