[发明专利]钢筋混凝土顶管施工中优化管道设计的方法

权利要求书

1.一种钢筋混凝土顶管施工中优化管道设计的方法，其特征在于，通过地质资料以及试验资料，确定工作区的土体参数，结合管道的尺寸，通过土压力公式求出作用在所述管道的各方向上的土压力，采用弹性中心法求出所述管道的各截面的内力，并据此进行所述管道的配筋设计。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，充分收集工作区已有地质资料，掌握场地的土体参数，所述土体参数包括：土质的粘聚力c、内摩擦角容重γ，根据施工方案，确定管道参数，所述管道参数包括：管顶至原状地面埋置深度H_s、所述管道的外径D₁、壁厚t及自重G；

第二步，把第一步得到的所述土体及管道参数代入到各土压力公式中，分别确定作用在所述管道上的垂直土压力、侧向土压力和地基反力；

第三步，根据土压力的分布模式及第二步中求得的各方向上的土压力，采用弹性中心法计算出所述管道的各截面的所述内力，包括截面的弯矩和轴力，其中，主要关注的截面为所述管道的顶部、底部及两侧位置；

第四步，根据第三步中得到的所述弯矩和所述轴力进行所述管道的所述配筋设计。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述土体参数通过以下方式确定：通过充分收集工作区的地质资料，分析资料的可利用程度，重点对钻孔资料进行分类整理和分析，通过取样试验或原位试验，测定出土体的内摩擦角和粘聚力c；通过环刀法测量土容重试验测定土体的容重γ；对于成层土，根据每层土的厚度等效计算出相应参数；其中，根据施工设计方案，确定出顶部覆土的厚度h、管道外径D₁、壁厚t及自重G。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述各土压力公式中，

垂直土压力公式为：当管顶覆盖层厚度小于或等于1倍管外径或覆盖层均为淤泥土时，采用土柱理论计算，即σ_v＝γH_s；当管顶覆土层不属上述情况时，管顶上竖向土压力标准值则按太沙基理论计算，即σ_v＝C_j(γB_t-2c)；

其中：C_j为顶管竖向土压力系数；γ为土体容重(kN/m³)；B_t为管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度(m)；c为土体粘聚力(kPa)，宜取地质报告中的最小值；为管顶土的内摩擦角(°)；D₁为管道外径(m)；H_s为管顶至原状地面埋置深度(m)；K_aμ为原状土的主动土压力系数和内摩擦系数的乘积，一般粘性土取0.13，饱和粘土取0.11，砂和砾石取0.165；式中的B_t、C_j通过以下方式得到：

Cj=1-exp(-2KaμHs/Bt)2Kaμ.]]>

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述各土压力公式中，

侧向土压力公式为：管顶和管底处的侧向土压力为σ_h1＝K_aσ_v；管道中心处的土压力为σ_h2＝K_aγ(H_s+D₁/2)；

其中：K_a为主动土压力系数，即