申请/专利权人：中铁南方投资集团有限公司;同济大学

申请日：2024-01-08

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN117540480B

主分类号：G06F30/13

分类号：G06F30/13;G06F30/17;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2024.03.01#实质审查的生效;2024.02.09#公开

摘要：本发明公开了一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，涉及盾构隧道技术领域。该方法包括：获取隧道及其构件的设计数据和地质条件数据；根据隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，建立盾构隧道衬砌的数值模型；计算盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度；获取施工工况，并根据施工工况、盾构隧道衬砌的数值模型以及盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度，得到隧道衬砌结构受力变形结果。本发明除了考虑盾壳对管片的挤压作用之外，还考虑到盾尾刷荷载及注浆压力分布模式，完善了大直径盾构隧道施工期管片计算分析模型和荷载分析模式的不足，进而为相关隧道的设计和施工提供依据。

主权项：1.一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取隧道及其构件的设计数据和地质条件数据；S2、根据步骤S1中的隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，建立盾构隧道衬砌的数值模型；S3、计算盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度；步骤S3包括以下分步骤：S31、计算盾构姿态调整工况的千斤顶推力；S32、计算盾构姿态调整工况的注浆压力；步骤S32包括以下分步骤：S321、计算盾构姿态调整工况的注浆压力消散系数，表示为： 其中：为盾构姿态调整工况的注浆压力消散系数，为盾尾后的管片环序号，为注浆压力达到最大值处的管片环序号，为注浆压力的消散曲线系数，为注浆压力消散为0时的管片环序号；S322、根据分步骤S321中盾构姿态调整工况的消散系数，计算盾构姿态调整工况的注浆压力，表示为： 其中：为盾构姿态调整工况中位置处的注浆压力，为盾构姿态调整工况中隧道拱顶处的注浆压力最大值，为浆液重度，为注浆压力处与拱顶的高差；S33、计算盾构姿态调整工况的水土压力；S34、计算盾构姿态调整工况的盾尾刷压力；步骤S34包括以下分步骤：S341、计算隧道拱顶处盾尾刷压缩量，表示为： 其中：为隧道拱顶处第道盾尾刷压缩量，为盾尾刷的编号，为盾构机长度，为每道盾尾刷间隙，为盾构姿态调整工况的姿态调整角度，为盾尾刷初始压缩量；S342、计算隧道拱底处盾尾刷压缩量，表示为： 其中：为隧道拱底处第道盾尾刷压缩量；S343、根据分步骤S341中的隧道拱顶处盾尾刷压缩量和分步骤S342中的隧道拱底处盾尾刷压缩量，计算盾构姿态调整工况的线性变化斜率，表示为： 其中：为盾构姿态调整工况的线性变化斜率，为隧道半径；S344、根据分步骤S343中盾构姿态调整工况的线性变化斜率，计算隧道分界点处的盾尾刷压缩量；S345、根据分步骤S344中隧道分界点处的盾尾刷压缩量，利用盾尾刷三阶段刚度模型，确定隧道分界点处的盾尾刷压力；S346、计算盾构姿态调整工况的三阶段线性变化斜率；S347、根据分步骤S345中隧道分界点处的盾尾刷压力和分步骤S346中盾构姿态调整工况的三阶段线性变化斜率，计算盾构姿态调整工况的盾尾刷压力；S35、计算盾构姿态调整工况的弹簧刚度；S4、获取施工工况，并根据施工工况、步骤S2中盾构隧道衬砌的数值模型以及步骤S3中盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度，得到隧道衬砌结构受力变形结果。

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