[发明专利]盾构隧道模型结构的三角形抗力荷载计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种盾构隧道模型结构的三角形抗力荷载计算方法。

背景技术

随着计算机技术和计算力学的发展，目前盾构法隧道管片结构内力计算大 多采用修正惯用法。修正惯用法是一种二维结构计算模型，实体模型可以是平 面二维模型或三维模型。

修正惯用法假定模型结构为弹性匀质体，考虑环向接头存在，圆环整体的 弯曲刚度降低，取圆环抗弯刚度为ηEI。修正惯用法中隧道模型结构受到的荷 载如图1所示，包括顶部竖向土压力q₁、拱背土压力q_G、顶底部水平向土压力 e₁和、衬砌自重g、静水压力q_w、底部竖向反力q₂、水平向三角形抗力pp。

上述荷载中水平向三角形抗力PP属于隧道模型结构受其他主动荷载作用 下产生变形而由土体产生的被动力，与其他主动荷载均有关系。三角形抗力对 盾构隧道模型结构内力的影响非常大，因此三角形抗力荷载的准确计算对盾构 隧道管片内力的确定有重要的意义。

三角形抗力PP假设呈等腰三角形，其范围为隧道水平轴线上、下45°夹 角范围之内，力按如下公式计算：

PP=ky(1-2|cosα|)]]>

其中k为隧道穿越土层的抗力系数(kN/m³)，y为隧道圆环水平直径处变 形(m)。

隧道圆环水平直径处变形y的计算至关重要。现行的规范和文献的给出的 y计算公式如下：

y=(2q1+0.4292γt′RH+πγct-e1-e2-π2γwRH)RH424(ηEI+0.0454kRH4)]]>

其中q₀为地面超载标准值(kPa)，γ_i为隧道顶各层土的重度标准值(kN/m³)，地下水位以上土层取天然重度，地下水位以下土层水土分算时取浮重度，h_i为隧道顶各层土的厚度(m)；

γ_t'为隧道穿越土层内水平轴线以上各层土的加权平均浮重度(kN/m³)；

R_H为隧道半径(m)；