[發(fā)明專利]分節(jié)預(yù)制式曲線頂管的頂力計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110672551.2
• 申請(qǐng)日: 2021-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN113361118B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳孝湘;李靜虹;余根祥;董琴;陳雪;黃曉予;宋平;江能明;武奮前;李揚(yáng)森;張弛;程諾;張勁波;吳勤斌;黃建濤;葉琦棽;吳培貴;方煌盛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電建集團(tuán)福建省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 福州展暉專利事務(wù)所(普通合伙) 35201
• 代理人: 趙新飛

1.分節(jié)預(yù)制式曲線頂管的頂力計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)對(duì)于曲線頂管本身，根據(jù)頂管機(jī)頭頂進(jìn)方向，作用在其第m節(jié)管節(jié)上的荷載包括：本節(jié)與前一節(jié)管節(jié)接觸并產(chǎn)生的作用力P_m+1，該力亦為前一節(jié)管節(jié)的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)力；以及后一節(jié)管節(jié)作用在本節(jié)管節(jié)上的頂進(jìn)力P_m；另外，頂進(jìn)時(shí)設(shè)相鄰兩管節(jié)的張開角度α都一致，此時(shí)可將P_m沿著曲線管道的軸向和切向分解為兩個(gè)力，分別為P′_m和F_m：

2)獲取本節(jié)管節(jié)曲線外側(cè)土體提供的垂直于管節(jié)軸線的內(nèi)外側(cè)不平衡抗力Δq_m；以及由不平衡抗力Δq_m產(chǎn)生的附加摩阻力Δf_m：

Δf_m＝γ·Δq_m (2)

則對(duì)于垂直于管道軸線的y方向的荷載：

對(duì)于平行于管道軸線的x方向的荷載：

因此，曲線頂管中第m節(jié)提供給前一節(jié)頂管的頂進(jìn)力為：

P_m+1＝P₀[cosα-γ·sinα]^m-f_k·π·D·l (4)

以上：f_k—曲線頂管管節(jié)與土體之間的摩阻力；D—為頂管管節(jié)外徑；l—曲線頂管長度；γ—管節(jié)與土體之間的摩阻力系數(shù)；A—頂管外側(cè)壁與土體之間的作用面積；

3)在雙曲線頂進(jìn)工程中，即每兩段直線頂管之間有一段曲線頂管，共有5段頂管，根據(jù)直線段-曲線段-直線段-曲線段-直線段的順序，從與頂管機(jī)頭對(duì)接的直線頂管開始，第j段頂管長度為l_j，j為1，2，3，4，5；奇數(shù)段為直線頂管，偶數(shù)段為曲線頂管，根據(jù)式(4)計(jì)算迎面阻力N_F與頂力F₀之間的關(guān)系為：

變換式(5)得頂管頂進(jìn)所需最大的頂力F₀為：

令：m₂、m₄分別為第二曲線段和第四曲線段的曲線頂管頂力附加系數(shù)；

則式(6)進(jìn)一步為：

F₀＝m₂m₄N_F+π·D×[m₂m₄(f_k1·l₁+f_k2·l₂)+m₄(f_k3·l₃+f_k4·l₄)+f_k5·l₅]

以上式中：

l_2-0、l_4-0——分別為第二和第四曲線頂管中單個(gè)管節(jié)長度；

γ_j——第j段頂管管節(jié)與土體之間的摩阻力系數(shù)；

f_kj——第j段頂管管節(jié)與土體之間的摩阻力；

α₂、α₄——分別為第二和第四曲線段頂管中相鄰管節(jié)之間的平均接口張角；

4)進(jìn)一步歸納法計(jì)算多曲線頂進(jìn)工程中的頂進(jìn)力：多曲線的頂管組成為：直線→曲線→直線→曲線→直線……直線→曲線→直線，則第i段頂管長度為l_i，i＝1,2,3…n；奇數(shù)段為直線頂管，偶數(shù)段為曲線頂管，則計(jì)算頂管頂進(jìn)所需最大的頂力F₀如下：

其中：

——從第1個(gè)到n個(gè)m_i的連乘；f_ki——第i段頂管管節(jié)與土體之間的平均摩阻力；

m_i——第i段頂管的頂力附加系數(shù)，當(dāng)頂管段為直線頂管時(shí)，即i為奇數(shù)時(shí)，α_i＝0，故m_i＝1；γ_i為第i段頂管管節(jié)與土體之間的摩阻力系數(shù)；

α_i—第i個(gè)頂管段中管節(jié)之間的接口平均張開角，當(dāng)i為奇數(shù)時(shí)，α_i＝0；當(dāng)i為偶數(shù)時(shí)，α_i＝arctan(l_i-0/R_i)，其中R_i—為曲線段頂管的曲率半徑，l_i-0—曲線段頂管中單個(gè)管節(jié)長度。