[發(fā)明專利]一種基于接縫受力特性的盾構(gòu)管片襯砌韌性評(píng)估方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210709768.0
• 申請(qǐng)日: 2022-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN114996817A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周龍;閆治國(guó);朱合華;朱夢(mèng)琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/23;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 上海德昭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 陳龍梅

1.一種基于接縫受力特性的盾構(gòu)管片襯砌韌性評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，根據(jù)盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，建立盾構(gòu)襯砌三維有限元模型；

步驟2，結(jié)合所述盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的埋深和地質(zhì)條件，確定作用于所述盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的荷載體系，所述荷載體系的參數(shù)至少包括隧道頂部豎向土壓力；

步驟3，在所述三維有限元模型中施加所述荷載體系，分析盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)；

步驟4，將所述隧道頂部豎向土壓力從p開始持續(xù)增大，分析所述盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)，直至達(dá)到預(yù)定條件，此時(shí)所述隧道頂部豎向土壓力增大至p+Δp₁；

步驟5，定義未超載前所述盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的初始性能值；

步驟6，當(dāng)?shù)乇沓d值為Δp時(shí)，在步驟3的基礎(chǔ)上，將所述隧道頂部豎向土壓力從p增大為p+Δp，分析所述盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)；

步驟7，將所述隧道頂部豎向土壓力從p+Δp開始持續(xù)增大，分析所述盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)，直至達(dá)到所述預(yù)定條件，此時(shí)所述隧道頂部豎向土壓力增大至p+Δp+Δp₂；

步驟8，定義地表超載后所述盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的性能值；

步驟9，確定地面超載Δp作用后所述盾構(gòu)襯砌的鋼板加固方案，在步驟6計(jì)算的基礎(chǔ)上，在所述盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)部粘貼鋼板；

步驟10，將隧道頂部豎向土壓力從p+Δp開始持續(xù)增大，分析所述盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)，直至滿足所述預(yù)定條件，此時(shí)所述隧道頂部豎向土壓力增大至p+Δp+Δp₃；

步驟11，定義加固后的所述盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的性能恢復(fù)值；

步驟12，根據(jù)韌性評(píng)估模型，計(jì)算所述盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的韌性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于接縫受力特性的盾構(gòu)管片襯砌韌性評(píng)估方法，其特征在于：

其中，步驟1中，所述三維有限元模型中包括管片與螺栓。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于接縫受力特性的盾構(gòu)管片襯砌韌性評(píng)估方法，其特征在于：

其中，步驟2中，所述荷載體系的參數(shù)還包括隧道底部反力p_k、隧道頂部側(cè)向土壓力q₁、隧道底部側(cè)向土壓力q₂、襯砌自重g、法向地基彈簧F_n以及切向地基彈簧F_s。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于接縫受力特性的盾構(gòu)管片襯砌韌性評(píng)估方法，其特征在于：

其中，步驟4中，所述預(yù)定條件為所有接縫中某一接縫螺栓的應(yīng)力最大值達(dá)到螺栓屈服應(yīng)力或某一接縫的張開量最大值達(dá)到接縫張開量限值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于接縫受力特性的盾構(gòu)管片襯砌韌性評(píng)估方法，其特征在于：

其中，步驟5中，所述初始性能值為Q₀＝100％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于接縫受力特性的盾構(gòu)管片襯砌韌性評(píng)估方法，其特征在于：

其中，步驟8中，所述地表超載后盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的性能值為Q₁＝Δp₂/Δp₁。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于接縫受力特性的盾構(gòu)管片襯砌韌性評(píng)估方法，其特征在于：

其中，步驟11中，所述加固后盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的性能恢復(fù)值為Q₂＝Δp₃/Δp₁。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于接縫受力特性的盾構(gòu)管片襯砌韌性評(píng)估方法，其特征在于：

其中，步驟12中，所述盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的韌性為：

R_e＝[Q₁*(t₂-t₁)+Q₂*(t₃-t₂)]/[Q₀*(t₃-t₁)]，

式中，t₁為地表超載作用時(shí)間點(diǎn)，t₂為加固后盾構(gòu)襯砌性能恢復(fù)至Q₂的時(shí)間點(diǎn)，t₃-t₁為進(jìn)行韌性評(píng)估的時(shí)間。