【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土木工程领域,尤其是涉及一种用于盾构隧道模型试验的管环模型设计方法。
技术介绍
盾构隧道作为重要的地下结构形式之一,目前已经广泛应用于各种公路隧道和轨道交通隧道。对于某些隧道试验,如果采用原尺寸的隧道结构,不仅费用昂贵,甚至是不可能实现的,比如考虑盾构隧道整体的不均匀沉降,或是探究盾构隧道整体抗震性能的振动台试验,这时必须要采用模型试验的方式对以上课题进行研究。盾构隧道结构的主要特点在于其结构的不连续性,隧道本身由衬砌管片拼装而成,管片之间通过纵向螺栓和横向螺栓连接,因此隧道结构存在大量的纵缝和环缝。以往的模型试验中,一般采用刚度等效的方式,用均质圆管代替隧道结构,这样的设计方法在一定程度上能够模拟隧道整体的结构特性,但在结构细部却无法做到真实还原,尤其盾构隧道的接缝是其结构的薄弱点,采用均质圆管的模型设计方案,其实是忽略了盾构隧道本身最重要的结构不连续性。因此需要提出一种全新的盾构隧道模型设计方案,既能有效模拟原隧道结构的不连续性,还能满足模型的大批量制作和拼装,在涉及模型土的试验中,还要保证土-结构相对刚度的一致性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题提供一种真实性高、保证土-结构相对刚度与实际保持一致以及有效模拟隧道结构的不连续性的用于盾构隧道模型试验的管环模型设计方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种用于盾构隧道模型试验的管环模型设计方法,用于建立盾构隧道模型,该方法包括下列步骤:1)根据模型相似比设计原则,得到第一管环模型;2)在第一管环模型上设置纵向削减槽,所述纵向削减槽在第一管环模型上的位置与管环纵缝在盾 ...
【技术保护点】
一种用于盾构隧道模型试验的管环模型设计方法,用于建立盾构隧道模型,其特征在于,该方法包括下列步骤:1)根据模型相似比设计原则,得到第一管环模型;2)在第一管环模型上设置纵向削减槽,所述纵向削减槽在第一管环模型上的位置与管环纵缝在盾构隧道上的实际位置相对应,得到第二管环模型;3)在第二管环模型上设置卡扣式凹凸连接键,所述卡扣式凹凸连接键在第二管环模型上的位置与纵向螺栓在盾构隧道上的实际位置相对应,得到第三管环模型;4)重复步骤1)至步骤3)得到多个第三管环模型,将第三管环模型进行拼装,得到盾构隧道模型。
【技术特征摘要】
1.一种用于盾构隧道模型试验的管环模型设计方法,用于建立盾构隧道模型,其特征在于,该方法包括下列步骤:1)根据模型相似比设计原则,得到第一管环模型;2)在第一管环模型上设置纵向削减槽,所述纵向削减槽在第一管环模型上的位置与管环纵缝在盾构隧道上的实际位置相对应,得到第二管环模型;3)在第二管环模型上设置卡扣式凹凸连接键,所述卡扣式凹凸连接键在第二管环模型上的位置与纵向螺栓在盾构隧道上的实际位置相对应,得到第三管环模型;4)重复步骤1)至步骤3)得到多个第三管环模型,将第三管环模型进行拼装,得到盾构隧道模型。2.根据权利要求1所述的用于盾构隧道模型试验的管环模型设计方法,其特征在于,所述模型相似比设计原则为模型土与盾构隧道模型的相对刚度和原状土与盾构隧道的相对刚度保持一致,即: S F = S E m S R 3 S E S t 3 = 1 ]]>其中,SF为相对刚度相似比,SEm为土弹性模量相似比,SR为外径相似比,SE为弹性模量相似比,St为管片厚度相似比。3.根据权利要求1所述的用于盾构隧道模型试验的管环模型设计方法,其特征在于,所述纵向削减槽沿第二管环模型的径向深度,以第二管环模型与盾构隧道具有相同的横向抗弯刚度折减系数为条件,采用有限元建模方法确定。4.根据权利要求3所述的用于盾构隧道模型试验的管环模型设计方法,其特征在于,采用有限元建模方法确定纵向削减槽沿第二管环模型的径向深度的具体步骤:21)建立第一有限元管环模型,所述第一有限元管环模型为无纵向削减槽的均质圆环,内外径与步骤1)中得到的第一管环模型相同;22)建立第二有限元管环模型,所述第二有限元管环模型为有纵向削减槽的圆环,内外径与步骤1)中得到的第一管环模型相同;23)在第一有限元管环模型的直径方向上施加两个方...
【专利技术属性】
技术研发人员:禹海涛,张敬华,包蓁,袁勇,
申请(专利权)人:同济大学,
类型:发明
国别省市:上海;31
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