盾构隧洞复合衬砌内水压力下的荷载结构共同作用计算方法技术

本发明专利技术公开了一种盾构隧洞复合衬砌内水压力下的荷载结构共同作用计算方法，包括以下步骤：(1)建立由内而外依次为内衬、盾构管片和围岩的共同承担内水压力的计算模型，把三者分解为独立承担内水压力的结构体，分别计算在不同内水压力作用下各自的内径变化以及不同内水压力与结构体的应力关系；(2)根据径向变形协调和防渗要求控制的变形，结合步骤(1)的结果，确定三者各自可分担的荷载，盾构隧洞可承担的总内水压力为各结构体在位移协调下可承担的内压力之和，在确保可承担设计内水压值的条件下最终确定盾构隧洞的实际结构。本发明专利技术力学概念明确，计算简便，可为这种复杂受力结构的工程设计提供一个有效、简便的荷载结构法实用计算方法。

【技术实现步骤摘要】
盾构隧洞复合衬砌内水压力下的荷载结构共同作用计算方法
本专利技术涉及有压输水隧洞工程与基础
，特别是一种盾构隧洞复合衬砌内水压力下的荷载结构共同作用技计算方法。
技术介绍
盾构隧道在地铁等市政建设中已广泛应用，在这些工程中，盾构管片主要是承受隧道外的水土压力，对这种条件下隧道盾构管片的受力计算，人们已做了很多的研究。但盾构施工的隧道用于承受内水压力时的受力计算则相对研究的较少，尤其是在高内水压力情况下采用内衬与盾构管片的复合衬砌共同承担内、外水土荷载时，目前尚缺乏合理的共同作用计算模型。由于盾构施工方法的快速发展，目前正越来越多的被用于建造大型输水隧洞。目前我国已建成的有内压盾构输水隧洞案例有：南水北调的穿黄工程，上海青草沙源水供水工程和广州的西江引水工程等。南水北调穿黄隧洞埋深23～35米，盾构外径8.7m，设计内水压力为0.517MPa，采用了盾构管片内设预应力混凝土内衬的复合结构，盾构管片与内衬间设置排水软垫分隔，设计理念是采用管片单独承担外水土荷载，内衬单独承担内水压力，管片和内衬不共同作用承担荷载。上海青草沙供水工程盾构管片岛域段(长兴岛)外径6.4m，穿越长江段外径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盾构隧洞复合衬砌内水压力下的荷载结构共同作用计算方法，其特征在于包括以下步骤：(1)建立由内而外依次为内衬、盾构管片和围岩的共同承担内水压力的计算模型，把内衬、盾构管片和围岩三者分解为独立承担内水压力的结构体，分别计算在不同内水压力作用下各自的内径变化以及不同内水压力与结构体的应力关系；(2)根据径向变形协调和防渗要求控制的变形，结合步骤(1)的结果，确定内衬、管片结构和围岩各自可分担的荷载，复核各自的受力安全，盾构隧洞可承担的总内水压力为各结构体在位移协调下可承担的内压力之和，在确保可承担设计内水压值的条件下最终确定盾构隧洞的实际结构。

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧洞复合衬砌内水压力下的荷载结构共同作用计算方法，其特征在于包括以下步骤：(1)建立由内而外依次为内衬、盾构管片和围岩的共同承担内水压力的计算模型，把内衬、盾构管片和围岩三者分解为独立承担内水压力的结构体，分别计算在不同内水压力作用下各自的内径变化以及不同内水压力与结构体的应力关系；(2)根据径向变形协调和防渗要求控制的变形，结合步骤(1)的结果，确定内衬、管片结构和围岩各自可分担的荷载，复核各自的受力安全，盾构隧洞可承担的总内水压力为各结构体在位移协调下可承担的内压力之和，在确保可承担设计内水压值的条件下最终确定盾构隧洞的实际结构。2.根据权利要求1所述的盾构隧洞复合衬砌内水压力下的荷载结构共同作用计算方法，其特征在于：所述步骤(1)中，计算内衬钢管在不同内水压力下的径向位移及应力，步骤为：分离内衬钢管，让其单独承受内水压力，计算内压p与半径增长Δr的关系及其对应的钢管受拉应力，按公式(1)计算Δr，按公式(2)计算钢管收拉应力式中：Δr为圆环半径伸长量(单位：m)，μ为泊松比，E为材料弹性模量(单位：kPa)，r、R为分别为圆环内外径(单位：m)，ρ为计算位置处极径(单位：m)，p为内水压力(单位：kPa)，为管片环向应力(单位：kPa)。3.根据权利要求1所述的盾构隧洞复合衬砌内水压力下的荷载结构共同作用计算方法，其特征在于：所述步骤(1)中，计算盾构管片在不同内水压力下的径向位移及应力，步骤为：首先计算盾构管片环的总刚度及等效模量：式中：ks为接缝处螺栓总刚度(单位：kN/m)，kF为封顶块刚度，kL为连接块总刚度，kB...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨光华，姜燕，贾恺，李志云，徐传堡，
申请(专利权)人：广东省水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44