盾构隧道衬砌连续－非均匀刚度模型结构计算方法

摘要

本发明公开了一种盾构隧道衬砌连续－非均匀刚度模型结构计算方法，包括以下步骤：首先按照常规方法进行荷载计算，初步计算结构内力，接着计算出接头区域等效刚度系数，根据计算出的变形确定结构的地层抗力荷载；并确定盾构隧道衬砌的连续－非均匀刚度模型，将地层抗力荷载及其它荷载作用在所确定的连续－非均匀刚度结构模型上，计算结构的内力和变形；然后根据计算出的变形迭代计算地层抗力荷载，直至前后两次的结果足够接近；接下来根据接头处的内力，迭代计算各接头区域的等效刚度，直至前后两次的结果足够接近，最终输出内力、变形计算结果。本发明采用的计算模型更接近真实，因此计算结果更加准确。

主权项

1.一种盾构隧道衬砌连续—非均匀刚度模型结构计算方法，其特征是包括以下步骤：(1).荷载计算：按照常用的荷载结构法中隧道荷载的确定方法计算衬砌结构承受的水土压力、自重等荷载和作用，其中和隧道变形相关的地层抗力荷载可以先按照惯用法或修正惯用法的情况确定；(2).结构内力的初步计算：采用惯用法或修正惯用法初步计算结构的内力，为接头区域等效刚度的计算和结构连续—非均匀刚度模型的确定提供依据；(3).接头计算：根据计算出的内力，按照目前常用的计算方法确定接头的张角θ，根据公式${\eta \prime }_i=\frac{\frac{M·2h}{\mathrm{EI}}}{\frac{M·2h}{\mathrm{EI}}+\theta },$计算出接头区域等效刚度系数式中M为接头处的弯矩，h为管片厚度，E为管片材料的弹性模量；I为管片截面惯性矩；(4).根据计算出的变形确定结构的地层抗力荷载；(5).确定盾构隧道衬砌的连续—非均匀刚度模型：设定衬砌为连续结构，设定接头区域的中心弧长度为2h，且其等效刚度为η′_iEI，其它区域的刚度为EI；(6).将步骤(4)中的地层抗力荷载及步骤(1)中的其它荷载作用在步骤(5)所确定的连续—非均匀刚度结构模型上，计算结构的内力和变形；(7).根据步骤(6)计算出的变形重新计算地层抗力荷载，并与步骤(4)的结果比较，若相差较大，则回到步骤(4)进行迭代计算；若相差不大，则进入下一步；(8).根据步骤(6)计算出的接头处的内力，重新计算各接头的接头区域等效刚度，若与上次计算结果相比相差较大，则回到步骤(3)进行迭代计算；若相差不大，则给出最终的内力、变形计算结果。