[發(fā)明專利]一種適用于長距離頂管頂進(jìn)偏移對頂力函數(shù)的計算方法

有效

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• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107330282B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 紀(jì)新博;夏云朋;張效銘;趙呂平;楊雁;李檸君;劉路濤;王磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵四局集團(tuán)第五工程有限公司
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;E21D9/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

本發(fā)明公開了一種適用于長距離頂管頂進(jìn)偏移對頂力函數(shù)的計算方法，屬于隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，包括獲取頂管管節(jié)數(shù)量n以及相鄰管節(jié)之間的偏移角度之差；基于頂進(jìn)偏移對頂力的影響函數(shù)，對頂管管節(jié)數(shù)量以及相鄰管節(jié)之間的偏移角度之差進(jìn)行計算，得到發(fā)生偏移后的頂力與未發(fā)生偏移的頂力之比。通過確定頂進(jìn)偏移對頂力影響函數(shù)，解決目前現(xiàn)階段計算方法在確定頂管頂力時的結(jié)果不準(zhǔn)確問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于長距離頂管頂進(jìn)偏移對頂力函數(shù)的計算方法。

背景技術(shù)

頂管施工就是在工作坑內(nèi)借助于頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土體的摩擦力，將管道按設(shè)計的坡度頂入土中。在一節(jié)管子完成頂入土層之后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進(jìn)，依次類推，將管道埋設(shè)在兩坑之間。在頂管施工過程中，頂力是整個頂管工程中最關(guān)鍵的參數(shù)，隨著頂管機的不斷開挖，管片全部需要依靠頂力將頂管頂入土中。頂力在管節(jié)間傳遞最終傳至頂管機，進(jìn)而去平衡開挖掌子面。

但是在實際工程中，頂力過大會造成管片產(chǎn)生受壓破壞，也會使機頭前方地面隆起，對千斤頂數(shù)量和噸位的選擇、后座墻的設(shè)計以及中繼間布置等各個工藝環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響，且增加了不必要的成本。如果設(shè)計頂力偏小，會降低頂進(jìn)速度，也會導(dǎo)致產(chǎn)生掌子面的塌方破壞，尤其是穿越河流過程中易產(chǎn)生塌方涌水現(xiàn)象導(dǎo)致工程事故。在頂管施工過程中，經(jīng)常遇到穿越既有構(gòu)筑物和地下管線等工程問題，施工中也不可避免的會引起地面和地下土體的移動，在土中產(chǎn)生附加應(yīng)力。當(dāng)土體位移過大時，將對周圍構(gòu)筑物和鄰近地下管線構(gòu)成危害。

頂管頂進(jìn)過程是頂力傳遞的動態(tài)過程，頂力傳遞是通過管與管之間的軸向相互作用傳遞的，在頂管施工過程中，頂管會發(fā)生不同程度的偏移，直線頂管偏移的主要原因在于：一是，由于管道存在制造誤差，存在垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)的校正，以及管線的平順轉(zhuǎn)彎，當(dāng)管道被頂進(jìn)時，一段接一段的管道必然會產(chǎn)生小的角度偏差，從而在管道間的連接處產(chǎn)生應(yīng)力集中。二是，封填材料受壓時會產(chǎn)生不均勻的壓縮，使頂進(jìn)力傳遞不均與。三是，中繼間發(fā)生偏斜，主要是由于中繼間外側(cè)張口帶土造成的。四是，因土質(zhì)條件或其他因素的變化二使管道頂進(jìn)時偏離設(shè)計軸線。

對此，技術(shù)人員通過現(xiàn)場測試，提出頂管頂進(jìn)是呈波狀前進(jìn)，頂管受力并不是均勻的，會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。作用力偏離軸心，會產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力矩，接頭處產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)角度。但是現(xiàn)有的頂力計算均是按照直線頂管進(jìn)行計算的，未考慮頂進(jìn)偏移對頂力的影響，造成頂力計算結(jié)果不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于長距離頂管頂進(jìn)偏移對頂力函數(shù)的計算方法，以提高頂力計算的準(zhǔn)確性。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

獲取頂管管節(jié)數(shù)量n以及相鄰管節(jié)之間的偏移角度之差α；

基于頂進(jìn)偏移對頂力的影響函數(shù)，對頂管管節(jié)數(shù)量以及相鄰管節(jié)之間的偏移角度之差進(jìn)行計算，得到發(fā)生偏移后的頂力與未發(fā)生偏移的頂力之比，其中，頂進(jìn)偏移對頂力的影響函數(shù)具體為：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果：本發(fā)明基于頂管是呈波狀前進(jìn)頂進(jìn)的基本假設(shè)，通過簡化頂管波狀前進(jìn)的頂管受力模型，按照偏移對頂力的影響函數(shù)應(yīng)該按照頂管機的運動軌跡進(jìn)行計算，通過假設(shè)頂管覆土的深度相同，頂管偏移過程中單位長度摩擦阻力f相同，半個波長范圍內(nèi)每個頂管相對于上一個頂管偏移的角度相同，得到頂進(jìn)偏移對頂力的影響函數(shù)，可準(zhǔn)確的計算出頂進(jìn)偏移對頂力的影響。

附圖說明

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述：

圖1是本發(fā)明中呈波狀管線的管土相互作用示意圖；

圖2是本發(fā)明一種適用于長距離頂管頂進(jìn)偏移對頂力函數(shù)的計算方法的流程示意圖。

具體實施方式