[發(fā)明專利]一種墊片應(yīng)變力可恢復(fù)的頂管允許應(yīng)變計(jì)算方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810216340.6
• 申請(qǐng)日: 2018-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN108491611A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 紀(jì)新博;夏云朋;盧彥軍;張效銘;趙呂平;李檸君;劉路濤;王磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵四局集團(tuán)有限公司;中鐵四局集團(tuán)第五工程有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 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)明公開了一種墊片應(yīng)變力可恢復(fù)的頂管允許應(yīng)變計(jì)算方法，屬于建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，包括獲取頂管應(yīng)力計(jì)算參數(shù)；根據(jù)頂管應(yīng)力計(jì)算參數(shù)，基于預(yù)先設(shè)定的管道端部最大應(yīng)力計(jì)算公式，計(jì)算頂管最大偏心應(yīng)力；根據(jù)頂管最大偏心應(yīng)力，基于頂管最大偏心應(yīng)力、墊片剛度、墊片尺寸參數(shù)以及墊片壓縮量之間的關(guān)系，得到頂管應(yīng)力?墊片應(yīng)變關(guān)系曲線以指導(dǎo)頂管施工。本發(fā)明在頂管施工時(shí)，計(jì)算頂管間力的傳遞時(shí)將頂管管節(jié)間墊片的力學(xué)性質(zhì)考慮進(jìn)去，包括墊片的剛度、形變量等，提高了頂管受壓應(yīng)力計(jì)算的精確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種墊片應(yīng)變力可恢復(fù)的頂管允許應(yīng)變計(jì)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(jì)的坡度頂入土中。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)，以此類推，將管道埋設(shè)在兩坑之間。

頂力是整個(gè)頂管工程的最關(guān)鍵的參數(shù)，隨著頂管機(jī)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(jié)間傳遞最終傳至頂管機(jī)，進(jìn)而去平衡開挖掌子面。但是在實(shí)際工程中，頂力過大會(huì)使管片產(chǎn)生受壓破壞，也會(huì)使頂管機(jī)機(jī)頭前方地面隆起，甚至對(duì)千斤頂數(shù)量和噸位選擇、后座墻設(shè)計(jì)、中繼間布置等各個(gè)工藝環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響，并增加不必要的成本。

現(xiàn)階段，相關(guān)技術(shù)人員將各節(jié)頂管作為一個(gè)整體，通過頂管管節(jié)間頂力傳遞機(jī)制來計(jì)算極限偏心受壓時(shí)頂管允許應(yīng)變量，并根據(jù)頂管允許應(yīng)變量來調(diào)整頂力的大小。其計(jì)算原理是認(rèn)為頂管頂進(jìn)過程是頂力傳遞的動(dòng)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。由于現(xiàn)有方法在計(jì)算頂管允許應(yīng)變力時(shí)忽略了管節(jié)間墊片的作用，導(dǎo)致頂管允許應(yīng)變力計(jì)算不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種墊片應(yīng)變力可恢復(fù)的頂管允許應(yīng)變計(jì)算方法，以提高頂管應(yīng)變力計(jì)算的準(zhǔn)確性。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用一種墊片應(yīng)變力可恢復(fù)的頂管允許應(yīng)變計(jì)算方法，包括如下步驟：

獲取頂管應(yīng)力計(jì)算參數(shù)，該頂管應(yīng)力計(jì)算參數(shù)包括頂管尺寸參數(shù)、頂管端部偏轉(zhuǎn)的角度、管道軸向等效壓縮彈性模量以及頂管端部張開的高度；

根據(jù)所述頂管應(yīng)力計(jì)算參數(shù)，基于預(yù)先設(shè)定的管道端部最大應(yīng)力計(jì)算公式，計(jì)算頂管最大偏心應(yīng)力；

根據(jù)所述頂管最大偏心應(yīng)力，基于頂管最大偏心應(yīng)力、墊片剛度、墊片尺寸參數(shù)以及墊片壓縮量之間的關(guān)系，得到頂管應(yīng)力-墊片應(yīng)變關(guān)系曲線以指導(dǎo)頂管施工。

優(yōu)選地，所述的管道端部最大應(yīng)力計(jì)算公式具體為：

式中：σ_max為頂管最大偏心應(yīng)力，R為頂管外半徑，L為頂管長度，n為頂管端張開高度，E為管道軸向等效壓縮彈性模量，θ為頂管端部的偏轉(zhuǎn)角度。

優(yōu)選地，所述基于頂管最大偏心應(yīng)力、墊片剛度、墊片尺寸參數(shù)以及墊片壓縮量之間的關(guān)系，具體為：

式中：σ_max為頂管最大偏心應(yīng)力，E_t為液壓墊片剛度，d為液壓墊片中心圓直徑，δ_max為頂管達(dá)到最大偏心應(yīng)力σ_max時(shí)墊片的最大變形量，δ₀為墊片的初始變形量。

優(yōu)選地，在壓縮前頂管張開的角度θ₂不為零時(shí)，還包括：

在墊片達(dá)到最大壓縮量δ_max時(shí)，根據(jù)頂管壓縮后偏移角的變化情況，得到頂管應(yīng)力-墊片應(yīng)變關(guān)系曲線。

優(yōu)選地，所述在墊片達(dá)到最大壓縮量δ_max時(shí)，根據(jù)頂管壓縮后偏移角的變化情況，得到頂管端部的偏轉(zhuǎn)角度，具體包括：