[发明专利]基于变形数据的隧道二次衬砌结构的弯矩内力分析方法

摘要

本发明公开了一种基于变形数据的隧道二次衬砌结构的弯矩内力分析方法，它涉及一种弯矩内力分析方法。本发明利用实际的变形曲线反分析隧道的二衬结构的弯矩内力值，能有效避免了现有的技术方法涉及到隧道岩土体的计算参数与实际有较大差异而导致分析隧道结构受力结果与实际存在着差距较大的问题，客观上本技术方案中得到的弯矩内力能有效、真实的反映隧道二次衬砌结构的内力分布状态；显然以衬砌内轮廓线的变形数据为基本参数，进行反分析隧道衬砌弯矩内力的方法，因假设条件少，仅是对衬砌简化为弹性曲梁，这点简化是广泛承认和认可；同时衬砌结构变形曲线是能够考虑围岩压力、水泥水化热、混凝土收缩和徐变等各种不确定性因素的交叉影响和综合因素的得到实际变形结果。

主权项

基于变形数据的隧道二次衬砌结构的弯矩内力分析方法，其特征在于，其方法步骤为：(1)在隧道二次衬砌完成后，通过应用全站仪或经纬仪在当前隧道断面地面上放线测出属于该衬砌断面的中轴线上的点，该点是唯一的；(2)将隧道激光断面仪架设在该桩号上的中线位置上的这个点上面，设为点A；(3)然后再在隧道轴线上放线出另外一点，设为点B，该点B与步骤(2)中的断面仪架设点A距离不应太远，距离为5米以内；(4)使A点和B点在一条直线上，然后将激光断面仪旋转90°，这样就确保监测的断面能够使其与设计断面的坐标系一致；上述4个步骤是确保隧道激光断面仪测定的断面能够与设计的隧道断面坐标系一致。(5)利用隧道激光断面仪进行等角度测量当前断面，通过使用隧道激光断面仪自带的分析软件能快速获取隧道内轮廓线各点的坐标(x_i，z_i)，其中x_i，z_i中i为隧道内轮廓线测点上的编号，断面的编号能够随着激光断面仪的测点数进行增加；目前激光断面仪的自动测量一个断面(50个点)，仅需3分钟，检测时间较快；(6)将坐标点(x_i，z_i)代入公式进行计算，可获得每一检测测点的二次衬砌内轮廓线半径；然后将将该半径值加上衬砌厚度的一半，即得到实际衬砌中线上的半径；(7)基于隧道衬砌作为曲梁形态，将获得的实际衬砌中线半径与衬砌中线的理论值R进行比对，采用曲梁的弯矩计算公式，，可得到该检测断面上某一测点弯矩值M_i，弯矩计算公式中E为二次衬砌混凝土的弹性模量，I为隧道二次衬砌沿隧道纵向每延米的截面惯性矩；E，I均可从材料几何尺寸本身的特点是直接获取的；(8)根据步骤(7)将获取每个测点的弯矩值进行连线，就可得到至隧道边墙底部到拱顶的二次衬砌的弯矩值；(9)当隧道竣工后一段时间，采用上述方法对检测与分析该隧道在同一个测试断面进行测试后，可以得到该隧道二次衬砌的弯矩内力改变值。