[發明專利]一種墊片應變力不可恢復的頂管允許應變計算方法

在審

• 申請號: 201810216339.3
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN108446484A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 紀新博;夏云朋;盧彥軍;張效銘;趙呂平;李檸君;劉路濤;王磊
• 申請（專利權）人: 中鐵四局集團有限公司;中鐵四局集團第五工程有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

本發明公開了一種墊片應變力不可恢復的頂管允許應變計算方法，屬于隧道管道工程技術領域，包括獲取頂管應力計算參數；根據頂管應力計算參數，基于應變力不可恢復的墊片允許應變計算公式，計算墊片允許應變；根據頂管端部初始應力、頂管端部當前應力以及墊片允許應變，計算頂管允許應變。本發明在計算頂管允許應變時，將頂管管節間墊片的力學性質考慮進去，通過墊片的允許應變計算頂管的允許應變，提高了頂管允許應變計算的精確性。

技術領域

本發明涉及建筑施工技術領域，特別涉及一種墊片應變力不可恢復的頂管允許應變計算方法。

背景技術

頂管施工就是在工作坑內借助于頂進設備產生的頂力，克服管道與周圍土體的摩擦力，將管道按設計的坡度頂入土中。一節管子完成頂入土層之后，再下第二節管子繼續頂進，以此類推，將管道埋設在兩坑之間。

頂力是整個頂管工程的最關鍵的參數，隨著頂管機的不斷開挖，管片全部需要依靠頂力將其頂入土中。頂力在管節間傳遞最終傳至頂管機，進而去平衡開挖掌子面。但是在實際工程中，頂力過大會使管片產生受壓破壞，也會使頂管機機頭前方地面隆起，甚至對千斤頂數量和噸位選擇、后座墻設計、中繼間布置等各個工藝環節產生影響，并增加不必要的成本。

現階段，相關技術人員將各節頂管作為一個整體，通過頂管管節間頂力傳遞機制來計算極限偏心受壓時頂管允許應變量，并根據頂管允許應變量來調整頂力的大小。其計算原理是認為頂管頂進過程是頂力傳遞的動態過程，頂力傳遞是通過管與管之間的軸向相互作用傳遞的。由于現有方法在計算頂管允許應變力時忽略了管節間墊片的作用，導致頂管允許應變力計算不準確。

發明內容

本發明的目的在于提供一種墊片應變力不可恢復的頂管允許應變計算方法，以提高頂管允許應變力計算的準確性。

為實現以上目的，本發明采用種墊片應變力不可恢復的頂管允許應變計算方法，包括如下步驟：

獲取頂管應力計算參數，該應力計算參數包括尺寸參數、頂管端部偏轉的角度、頂管端部張開的高度、頂管端部初始應力、頂管端部當前應力以及管道軸向等效壓縮彈性模量；

根據所述頂管應力計算參數，基于應變力不可恢復的墊片允許應變計算公式，計算墊片允許應變；

根據所述頂管端部初始應力、頂管端部當前應力以及墊片允許應變，計算頂管允許應變，并得到頂管應力—墊片應變關系曲線。

優選地，所述的墊片允許應變計算公式具體為：

式中，(δ/c₀)_max表示頂管達到最大偏心應力σ_max時墊片對應的最大應變，R為頂管外半徑，L為頂管長度，n為頂管端部張開的高度，E為管道軸向等效壓縮彈性模量，θ為頂管端部偏轉的角度，σ₀表示頂管端部初始應力，σ₁表示安全系數且為常數，δ表示墊片壓縮量，c₀表示墊片初始高度。

優選地，所述的根據所述頂管端部初始應力、頂管端部當前應力以及墊片允許應變量，計算頂管允許應變，具體包括：

根據所述頂管端部初始應力、安全系數以及墊片允許應變量，基于頂管允許應力計算公式計算頂管允許應變，公式如下：

優選地，在壓縮前頂管張開的角度θ₂不為零時，還包括：

在墊片達到最大壓縮量δ_max時，根據頂管壓縮后偏移角的變化情況，得到頂管允許應變。

優選地，所述在墊片達到最大壓縮量δ_max時，根據頂管一端壓縮后偏移角的變化情況，得到頂管允許應變，具體包括：