[發明專利]一種盾構隧道管片螺栓連接自動精細化模擬方法

在審

• 申請號: 202310244847.3
• 申請日: 2023-03-14
• 公開（公告）號: CN116432413A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 王宏超;殷召念;熊國興;喻渝;張慧玲;卿偉宸;朱宏
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;G06F113/14;G06F119/14
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 王建國

1.一種盾構隧道管片螺栓連接自動精細化模擬方法，包括以下步驟：

S1、生成數值計算模型：采用數值模擬軟件進行模型建立，依據隧道開挖影響周圍土層的范圍選定模型平面尺寸和長度，設定數值計算模型及其力學參數和邊界條件，待數值計算模型初始平衡后清除位移，并設置位移和應力監測點；

S2、開挖隧道設置第一環管片襯砌，并生成盾構隧道襯砌模型：根據步驟S1中設定的數值計算模型尺寸開挖隧道并設置第一環管片襯砌，通過襯砌單元模擬盾構隧道管片，通過對不同位置的襯砌單元賦予不同的身份編號以形成一塊塊獨立的管片，并對襯砌單元設置新的局部坐標系，其y軸指向隧道盾構前進方向，z軸指向隧道徑向中軸線，x軸為襯砌平面切向；

S3、設置盾構隧道管片環向連接：刪除同一環管片襯砌中相鄰兩塊管片相鄰位置上原始存在的部分結點-地層型連接，接著在該刪除位置上建立一個結點-結點類型的新環向連接，根據螺栓連接情況設置連接在六個自由度上的彈簧模型及其參數；

S4、設置第二環管片襯砌和盾構隧道管片縱向連接：開挖第二段圓形隧道,并設置第二環管片襯砌，接著刪除相鄰兩環管片襯砌相鄰位置上原始存在的部分結點-地層型連接，在該刪除位置上建立一個結點-結點類型的新縱向連接，根據螺栓連接情況設置該連接在六個自由度上的彈簧模型及其參數；

S5、重復開挖，數值計算模型計算：根據相鄰兩環襯砌開挖的時間間隔計算一定步數后，監測各個結點上的位移和內力；并通過fish語言重復步驟S1、步驟S2、步驟S3、步驟S4，直至完成整個隧道開挖和設置連接單元的自動化處理。

2.如權利要求1所述的一種盾構隧道管片螺栓連接自動精細化模擬方法，其特征是：步驟S1中所述數值計算模型的土層選擇摩爾-庫倫模型。

3.如權利要求1所述的一種盾構隧道管片螺栓連接自動精細化模擬方法，其特征是：步驟S2中所述襯砌單元保留部分結點與土層的連接。

4.如權利要求1所述的一種盾構隧道管片螺栓連接自動精細化模擬方法，其特征是：步驟S3中所述新環向連接是在六個自由度上的彈簧模型及其參數，參數包括剛度、內摩擦角、粘聚力和屈服強度。

5.如權利要求1所述的一種盾構隧道管片螺栓連接自動精細化模擬方法，其特征是：步驟S4中所述新縱向連接是在六個自由度上的彈簧模型及其參數，參數包括彈簧剛度、內摩擦角、粘聚力和屈服強度。

6.如權利要求1所述的一種盾構隧道管片螺栓連接自動精細化模擬方法，其特征是：步驟S3中所述新環向連接的y方向設置抗彎彈簧，x方向設置抗壓彈簧，z方向設置抗剪彈簧。

7.如權利要求1所述的一種盾構隧道管片螺栓連接自動精細化模擬方法，其特征是：步驟S4中所述新縱向連接的y方向設置抗壓彈簧，x方向設置抗彎彈簧，z方向設置抗剪彈簧。