[发明专利]一种钢管片负环结构及其优化设计

权利要求书

1.一种钢管片负环结构，包括钢管片负环(1),所述钢管片负环(1)包括钢管片(11)，所述钢管片(11)的数量为五个，其特征在于：所述钢管片负环(1)的内壁固定连接有肋板(12)。

2.根据权利要求1所述的一种钢管片负环结构，其特征在于：其优化设计具体包括以下步骤：

S1、现有钢管片负环结构模型尺寸及相关数据：该通道单环管片是由五块中空结构的钢管片以及一个环楔形封顶块组成，不同管片之间用螺栓连接，每块钢管片内部有一环向和一定数量的径向肋板，排布在内外圈之间千斤顶支撑部位，为简化该模型，在该模型中，模拟工作环境中钢管片外表面所受土压力为0.3MPa，均匀施加在管片外圈表面，同时千斤顶约300t的轴向推力以11个油缸的形式作用在管片一端，采用有限元软件中的通用模块和分析模块进行计算，分析步骤，时间历程取为0.1s，并且设置自动稳定性，在不同管片接触表面采用通用接触单元接触方式，切向摩擦系数为0.28的罚函数的属性定义以契合实际的接触方式和属性，模拟工作环境中钢管片外表面情况，所受土压力为0.3MPa，经计算所得，分别均匀施加在上下表面4.281MPa和3.827MPa的分布力；

S2、钢管片负环结构的具体优化内容：在S1中的模型结构内将前后端面钢板厚度从20mm减为16mm，同时也将内圈钢板厚度从30mm减为16mm，去除环向肋板和部分纵向肋板在考虑千斤顶支撑条件下去除部分径向肋板和中间环向肋板，调整端部接触受力情况，适当切除前后侧面非千斤顶支撑部位方状材料，为了进一步确认该优化方案，对此专门在有限元软件的通用模块做了研究分析，以验证优化方案的合理性。

3.根据权利要求1所述的一种钢管片负环结构，其特征在于：两个所述钢管片(11)相对的一侧之间通过螺栓固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种钢管片负环结构，其特征在于：所述S1中的钢管片(11)也称为特殊衬砌环钢管片，钢管片(11)主要用于地铁联络通道，多与混凝土管片搭配组合使用，钢管片(11)内外直径分别为2650mm和3150mm，且轴向长度550mm。

5.根据权利要求2所述的一种钢管片负环结构，其特征在于：所述S2中的钢板是用钢水浇注，冷却后压制而成的钢材。

6.根据权利要求2所述的一种钢管片负环结构，其特征在于：所述S2中的有限元软件采用的是Abaqus，且该通用模块为buckle。

7.根据权利要求2所述的一种钢管片负环结构，其特征在于：所述S1中的有限元软件采用的是Abaqus，且该通用模块为Static，分析模块为General。

8.根据权利要求2所述的一种钢管片负环结构，其特征在于：所述S2中的研究分析采用的是4阶屈曲分析方式。