文档介绍：盾构管片内力计算方法及应用实例陈飞成徐晓鹏卢致强【摘要】埋置于地下土层中的盾构管片结构,由于所受外荷载复杂及接头的存在,其内力计算方法根据不同力学假定,种类繁多。本文对常用的自由变形圆环法、弹性多铰环法、弹性地基梁法进行了理论推导,并针对某软土地区地铁盾构区间三个断面进行了实例计算,通过对计算结果的对比分析,得出了一些有助于盾构管片结构设计的结论。【关键词】盾构管片设计荷载结构法1引言盾构法以其地层适应性强、施工速度快、施工质量有保证、对周边环境干扰少等优点,得到了越来越广泛的应用。目前盾构管片结构的设计方法有:①经验类比法②荷载结构法③地层结构法④收敛限制法,常用荷载结构法和地层结构法。荷载结构法将盾构管片视为埋置于土层中的混凝土结构,周围土体对管片的作用力为施加于结构上的荷载;而地层结构法认为盾构管片与埋置地层一起构成受力变形的整体,并可按连续介质力学原理来计算管片和周围土体的内力和位移,其特点是在计算盾构衬砌结构内力的同时也得到周边土层的应力。地层结构法力学本构模型复杂,土性参数较难确定,计算过程中影响因素多,并且目前工程界还无太多可靠经验来评定其结果的准确性,所以对具体工程的盾构管片结构设计仍主要采用荷载结构法,计算图示如图1。本文就是应用荷载结构法对盾构管片进行内力计算。陈飞成(1980—),研究生,毕业于同济大学道路与铁道工程专业,现为设计部结构设计人员。徐晓鹏(1979—),工程师,硕士,毕业于我国矿业大学结构工程专业,现任公司设计项目部项目经理。卢致强(1974—),工程师,硕士,毕业于西南交通大学结构工程专业,现任公司设计部经理。-Structuremethod2荷载结构法设计理论用荷载结构法计算盾构管片内力,关键点有两个,一是对土层抗力的处置,二是对管片接头的处置。对土层抗力的处置方法有:①不考虑土层抗力②土层抗力按假定分布于管环拱腰两侧③加土弹簧,用弹簧力来模拟土层抗力。对管片接头的处置方法有:①视接头与管片主截面具有相同的抗弯刚度②认为管片接头为弹性铰③用旋转弹簧和剪切弹簧来模拟管片的环向接头刚度和径向接头刚度。将以上两类不同的处置方法进行组合,可以得到多种计算管片内力的方法,本文对自由变形圆环法、弹性多铰环法、弹性地基梁法进行了理论推导和实例计算。,管片接头按管片主截面刚度进行计算,土体抗力按假定分布于拱腰两侧,此即日本学者提出的惯用法。也可对该方法进行修正,引入由于管片接头存在而使得整体刚度降低的折减参数、弯矩分配系数,按折减后的整体刚度进行计算,将算得的弯矩按系数分配到管片,按系数分配到接头,按此调整后的弯矩进行配筋。轴力不作调整。,可用力法求解其内力。由于结构及荷载均对称于竖轴,故对称面上的剪力为0,实际仅有两个未知力;又由于对称轴截面上无水平位移,仅竖向位移,故可将圆环底截面视为固定端。这样,可取基本结构如图2,不计轴力和剪力的影响,进行力法计算,列出的位移协调方程为:用单位荷载法求得各系数,,,分别为:式中、为基本结构在单位荷载作用下的弯矩;为基本结构在计算荷载作用下的弯矩。将各