[發(fā)明專利]一種盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)安全評(píng)估模型與方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310535166.9
• 申請(qǐng)日: 2013-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN103593558A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷明鋒;彭立敏;施成華;費(fèi)瑞振
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明公開了一種盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)安全評(píng)估模型與方法。

背景技術(shù)：

目前，關(guān)于盾構(gòu)隧道管片等類似的超靜定圓環(huán)結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估，大多采用單一截面破損階段法，如我國(guó)的《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10003-2005）、《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70-2004）等，認(rèn)為一旦其中某一個(gè)截面不能滿足對(duì)應(yīng)的允許安全系數(shù)要求，則判定該結(jié)構(gòu)破壞。這種方法對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)而言顯然存在很大的不合理性，實(shí)際工程實(shí)踐過程中，也表明，單一截面的破壞并不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的破壞。同時(shí)，至今仍沒有一個(gè)有效的針對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)本身的整體安全系數(shù)的表示方法，使得在該類結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估時(shí)，往往是一個(gè)模糊的參考值，概念意義模糊。因此，迫切需要一種更為科學(xué)合理、簡(jiǎn)單直觀的方法或指標(biāo)來表征該類結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，一種從整個(gè)結(jié)構(gòu)體系角度出發(fā)的盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估模型與計(jì)算方法。

為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)安全評(píng)估模型，其特征在于，以結(jié)構(gòu)的彎矩零點(diǎn)截面和接頭截面為分界線，劃分子系統(tǒng)，分別將彎矩零點(diǎn)截面與接頭截面之間的主截面和接頭截面分別視為串聯(lián)的子系統(tǒng)，任意一個(gè)子系統(tǒng)的失效即表示整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)失效；每個(gè)管片主截面子系統(tǒng)包含若干個(gè)管片主截面，各主截面之間為并聯(lián)關(guān)系。

進(jìn)一步地，所述管片主截面子系統(tǒng)，當(dāng)失效主截面數(shù)超過該子系統(tǒng)中總主截面數(shù)的2/3時(shí)，該主截面子系統(tǒng)失效；當(dāng)接頭截面失效時(shí)，該接頭截面系統(tǒng)失效；各截面失效準(zhǔn)則采用常規(guī)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)截面失效判據(jù)；

進(jìn)一步地，將盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)的承載能力，統(tǒng)一采用豎向荷載表示。

采用這種安全評(píng)估模型的評(píng)估方法，步驟包括：

（1）按常規(guī)方法建立盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算模型，求取各管片單元及接頭截面的內(nèi)力值及其分布形態(tài)；

（2）確定彎矩零點(diǎn)，并以彎矩零點(diǎn)和接頭截面為分界線，劃分子系統(tǒng)；

（3）根據(jù)前述計(jì)算得到內(nèi)力值，以子系統(tǒng)為對(duì)象，分別計(jì)算各子系統(tǒng)所有截面的安全系數(shù)；

（4）統(tǒng)計(jì)各子系統(tǒng)所有截面的安全系數(shù)，當(dāng)任意管片主截面子系統(tǒng)中破壞截面數(shù)超過總主截面數(shù)的2/3或接頭截面系統(tǒng)破壞時(shí)，即認(rèn)定該子系統(tǒng)破壞，否則，增加一級(jí)荷載，返回至步驟（1），再次計(jì)算，直至出現(xiàn)任意一個(gè)子系統(tǒng)失效，終止計(jì)算，認(rèn)定整個(gè)結(jié)構(gòu)體系失效，當(dāng)前荷載即為結(jié)構(gòu)的極限承載能力，該荷載與設(shè)計(jì)或?qū)嶋H承擔(dān)的荷載之比即為結(jié)構(gòu)體系的安全系數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了從整個(gè)結(jié)構(gòu)體系角度出發(fā)的盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估模型與計(jì)算方法，使得其極限狀態(tài)的判定更為科學(xué)合理，安全評(píng)估表達(dá)更為簡(jiǎn)單明了。

附圖說明：

圖1為現(xiàn)有盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算圖式。

圖2為典型盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)彎矩分布形態(tài)圖。

圖3為本發(fā)明盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)體系子系統(tǒng)劃分示意圖。

圖4為本發(fā)明盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)體系統(tǒng)串并聯(lián)關(guān)系圖。

圖5為本發(fā)明盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)安全評(píng)估計(jì)算流程圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

本發(fā)明根據(jù)典型盾構(gòu)隧道彎矩分布形態(tài)（圖2），采用了一種更為合理的新的盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)體系失效模式，整個(gè)盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)被彎矩零點(diǎn)截面和管片接頭截面劃分為若干管片主截面和接頭截面子系統(tǒng)（圖3），每個(gè)子系統(tǒng)采用串聯(lián)關(guān)系連接，而每個(gè)管片主截面子系統(tǒng)又包含若干個(gè)主截面，每個(gè)主截面采用并聯(lián)關(guān)系相連（圖4），則可得到盾構(gòu)隧道接頭截面和管片主截面聯(lián)合失效模式下的結(jié)構(gòu)體系失效事件的表達(dá)式：