[发明专利]一种盾构隧道在荷载作用下纵向内力的确定方法

权利要求书

1.一种盾构隧道在荷载作用下纵向内力的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，获取隧道埋藏土层信息、隧道结构设计信息及作用在隧道的荷载信息；所述的隧道结构设计信息是指：隧道外径、隧道内径、衬砌环宽、管片厚度、混凝土管片环的弯曲刚度、管片环剪切模量、环间螺栓个数、螺栓直径、螺栓长度、螺栓的弹性模量、螺栓剪切模量、隧道长度；

第二步，根据隧道结构信息，确定隧道纵向的铁木辛柯梁模型的等效弯曲刚度及等效剪切刚度；

第三步，建立弹性地基上隧道的铁木辛柯梁模型，确定在荷载作用下隧道的变形基本微分方程；

第四步，对变形基本微分方程中荷载项进行傅里叶余弦级数展开，获取荷载项的傅里叶级数展开式及相应的傅里叶系数，从而确定隧道沉降量通解表达式；

第五步，利用隧道沉降量通解表达式和荷载项的傅里叶级数展开式，确定隧道截面旋转角通解表达式；

第七步，利用隧道沉降量及旋转角，确定隧道在荷载作用下的纵向内力值。

2.根据权利要求1所述的盾构隧道在荷载作用下纵向内力的确定方法，其特征在于，所述的隧道纵向的铁木辛柯梁模型等效弯曲刚度满足以下公式：

D=Ds·ηlslb+η(ls-lb)]]>

其中，D为隧道纵向的等效弯曲刚度；D_s为混凝土管片环的弯曲刚度，l_s为衬砌环宽；l_b为螺栓长度；η为弹性弯曲刚度等效系数。

3.根据权利要求2所述的盾构隧道在荷载作用下纵向内力的确定方法，其特征在于，所述混凝土管片环的弯曲刚度满足以下公式：D_s＝E_sI_s，式中，E_s为混凝土的弹性模量，I_s为衬砌环截面惯性矩，满足公式：I_s＝πr³t，式中r为衬砌环平均半径，满足公式：r＝(d₁+d₂)/4，式中d₁为隧道外径，d₂隧道内径；t为管片厚度。

4.根据权利要求2所述的盾构隧道在荷载作用下纵向内力的确定方法，其特征在于，所述弹性弯曲刚度等效系数η满足以下公式：

η=cos3cosψ+(ψ+π/2)sinψ]]>

其中，ψ为中性轴的角度，满足公式：式中E_b为螺栓的弹性模量，A_b为螺栓截面面积，E_s为混凝土的弹性模量，A_s为衬砌环的横截面积，n为环间螺栓个数。