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专利号: 2018115431361
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种类矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度的确定方法,类矩形盾构隧道是通过螺栓拼接管片形成的筒体结构,截取所述类矩形盾构隧道的管片截面,类矩形管片截面由腰部和拱部两对不同半径的圆弧组成,腰部为小圆弧,拱部为大圆弧;类矩形盾构隧道左右两侧为腰部,上下两侧为拱部;其特征在于:包括以下步骤:S101:根据类矩形管片截面,确定类矩形盾构隧道的截面参数和构件设计参数;所述截面参数包括:截面长半轴、截面短半轴、小圆弧半径、大圆弧半径、1/2小圆弧圆心角、1/2大圆弧圆心角、管片厚度、大圆弧圆心相对长轴的偏移量;所述构件设计参数包括:管片弹性模量、截面纵向螺栓个数、单个螺栓横截面面积、螺栓长度和螺栓弹性模量;

S102:根据类矩形盾构隧道的截面参数和构件设计参数,通过下面的公式计算得到所述类矩形盾构隧道螺栓平均线刚度kr:其中:kr是螺栓的平均线刚度,n是截面纵向螺栓总数,Eb是螺栓弹性模量,lb是螺栓长度,Ab是单个螺栓横截面面积,α是1/2小圆弧圆心角,β是1/2大圆弧圆心角;

S103:根据计算得到的类矩形盾构隧道螺栓平均线刚度,结合类矩形盾构隧道的截面参数和构件设计参数,根据力矩平衡,得到所述类矩形盾构隧道的中性轴位置及中性轴位置角;所述类矩形盾构隧道模型的中性轴位置是指类矩形盾构隧道的中性轴到截面长轴的距离;

S104:根据类矩形盾构隧道的中性轴位置角,计算得到类矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度。

2.如权利要求1所述的一种类矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度的确定方法,其特征在于:所述螺栓平均线刚度是指,螺栓在类矩形盾构隧道圆周的单位长度上的抵抗拉力的能力。

3.如权利要求1所述的一种类矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度的确定方法,其特征在于:中性轴位置的分布情况有两种:位于截面腰部和在中性轴位于截面拱部;中性轴位置位于截面腰部时,中性轴位置角 满足 中性轴位置位于截面拱部时,中性轴位置角 满足

4.如权利要求1所述的一种类矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度的确定方法,其特征在于:在步骤S103中,在中性轴位于截面腰部时,中性轴位置为 在中性轴位于截面拱部时,中性轴位置为 R1为小圆弧半径,R2为大圆弧半径,s为大圆弧圆心相对类矩形隧道截面长轴的偏移量,为中性轴位置角。

5.如权利要求4所述的一种类矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度的确定方法,其特征在于:在中性轴位于截面腰部时,根据公式 计算得到所述类矩形盾构隧道的中性轴位置角;

在中性轴位于截面拱部时,根据公式 计算得到所述类矩形盾构隧道的中性轴位置角;

由得到的中性轴位置角就可以确定中性轴位置;

其中:

kr是螺栓的平均线刚度,lb是螺栓长度,Es是管片弹性模量,t为管片厚度,s是大圆弧圆心相对类矩形截面长轴的偏移量,R1为小圆弧半径,R2为大圆弧半径,α为1/2小圆弧圆心角,β为1/2大圆弧圆心角;为中性轴位置角。

6.如权利要求3所述的一种盾构类矩形隧道纵向等效抗弯刚度的确定方法,其特征在于:根据中性轴位置角的大小,选择不同的公式计算类矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度。

7.如权利要求4所述的一种盾构类矩形隧道纵向等效抗弯刚度的确定方法,其特征在于:中性轴位于截面腰部时,中性轴位置角 满足 类矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度(EI)eq为:(EI)eq=Es(J1+ψ1J2)

其中,

中性轴位于截面拱部时,中性轴位置角 满足 类矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度为:

(EI)eq=Es(J′1+ψ1J′2)

其中,