[发明专利]盾构隧道模型结构的三角形抗力荷载计算方法

摘要

本发明公开了一种盾构隧道模型结构的三角形抗力荷载计算方法，包括：S1、由于管片结构计算模型属于小变形线弹性问题，故可将隧道圆环水平直径处抗力位移y视为除了三角形抗力外的荷载引起的水平变形和三角形抗力荷载引起的水平变形的叠加，即设定：y＝U(q₁,q_G,e₁,e₂,g,q_w)‑U(ky)，将各参数带入，得到拱背土压力q_G决定的相关系数为0.3145；S2、基于准确的弧形拱背土压力推导，将系数0.3145带入即可得到设定的隧道圆环水平直径处抗力位移本发明基于准确的弧形拱背土压力推导了精确的三角形抗力位移计算公式，为盾构法隧道模型结构内力的准确计算提供了基础，解决了现有的三角形抗力位移计算公式与隧道拱背土压力形状不符的技术难题。

主权项

一种盾构隧道模型结构的三角形抗力荷载计算方法，其特征在于，其包括：S1、将隧道圆环水平直径处抗力位移y视为除了三角形抗力外的荷载引起的水平变形和三角形抗力荷载引起的水平变形的叠加，即设定：y＝U(q₁,q_G,e₁,e₂,g,q_w)‑U(ky)，其中，U(q₁,q_G,e₁,e₂,g,q_w)为除了三角形抗力外的荷载引起的水平变形，U(ky)为三角形抗力荷载引起的水平变形；q₁为顶部竖向土压力、q_G为拱背土压力、e₁为顶底部水平向土压力和、g为衬砌自重、q_w为静水压力；将各参数带入公式1，得到拱背土压力q_G决定的相关系数为0.3145；S2、基于准确的弧形拱背土压力推导，将系数0.3145带入设定的隧道圆环水平直径处抗力位移y，得到：$y=\frac{(2q_1+0.3145{\mathrm{\γ}}_t^{\′}{R}_H+{\mathrm{\π\γ}}_{c}t-e_1-e_2-\frac{\mathrm{\π}}{2}{\mathrm{\γ}}_w{R}_H)R_H^4}{24(\mathrm{\η}EI+0.0454{\mathrm{kR}}_H^4)},$其中q₀为地面超载标准值，γ_i为隧道顶各层土的重度标准值，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；γ′_t为隧道穿越土层内水平轴线以上各层土的加强平均浮重度；R_H为隧道半径；γ_c为管片材料重度；t为管片厚度；e₁＝q₁tg²(45°‑φ/2)‑2Ctg(45°‑φ/2)，e₂＝e₁+2γ′_t1R_Htg²(45°‑φ/2)，γ′_t1为隧道所穿越土层的加权平均重度标准值，地下水位以上土层取天然重度，地下水位以下土层取浮重度；C、φ分别为隧道所穿越土层的加权平均粘聚力标准值、加权平均内摩擦角标准值；γ_w为水的重度；η为管片抗弯刚度折减系数；E为管片材料的弹性模量；I为隧道断面的惯性矩；k为隧道穿越土层的抗力系数。