地鐵盾構隧道結構設計解析

2022-04-30 19:27:04 字數 865 閱讀 1733

作者:張鵬韓偉

**:《城市建設理論研究》2023年第10期

摘要:在地鐵盾構隧道結構設計中經常會用到修正慣用法和梁-彈簧法,但是對於哪一種方法更適合於盾構結構設計,設計人員往往都有自己的見解。本文中以某地鐵工程例項對這兩種方法在實際中的應用進行分析,運用管片結構內力理論,通過有限元軟體的進行驗證,得出梁-彈簧法更加適合於設計的結論。

關鍵詞:地鐵;盾構隧道;設計;方法

中圖分類號:s611 文獻標識碼:a 文章編號:

目前我國很多大中城市都已將地鐵建設納入城市建設專案之中,並且有的正處於建設階段。盾構法在地鐵建設中應用比較廣泛,其中管片結構的設計和製造可是說是施工的重點部分,所以,管片的設計對於地鐵工程的建設質量和成本造價尤為重要。

1管片截面內力計算理論

以我國的地下結構設計實踐來看,盾構隧道的計算方法有很多種,通常使用的有3類:修正慣用法、多鉸圓環法和梁-彈簧法。由於多鉸圓環法對於接頭的處理是將其簡化為鉸結構,這就要求在盾構管片拼裝完畢後將接頭拆除或者採用特殊的管片接頭形式。

所以,此種方法適合於圍岩較為穩定的國家和地區使用,而不適合於我國目前的地質現狀。故文中主要討論修正慣用法和梁-彈簧法對管片模型的影響。

1.1修正慣用法理論

修正慣用法的主要思路是將管片整環視為剛度均勻的環,同時為了考慮管片接頭處的彎曲剛度降低而引入了乙個折減係數η(η

圖1 管片所受外荷載示意圖

圖1中,pw1表示垂直方向上的水壓,pe1表示垂直方向上的土壓,p0表示上覆荷載,hv表示隧道頂部到水平面的距離,h表示隧道頂部到地表面的距離,pe2表示水平方向上的土壓,pw2表示水平方向上的水壓,pg表示自重反力,r0表示外緣半徑,r1表示內緣半徑,rc表示軸線半徑,g表示襯砌自重。圖2中q表示剪力,m表示彎矩,n表示軸力。圖3中b表示襯砌寬度。

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