基于椭圆焦点原理的隧道衬砌断面拟定方法技术

本发明专利技术涉及基于椭圆焦点原理的隧道衬砌断面拟定方法，所述方法通过引入椭圆辅助线拟定拱部、边墙、拱脚及仰拱的轮廓，各弧段弧线过渡滑顺、过渡点曲率唯一、多弧线共切、各弧段圆心角封闭。本发明专利技术克服了断面拟定过程中，圆弧过渡不共切、过渡点曲率不唯一、结构存在应力集中点的缺点，提出了椭圆辅助的针对性拟定方法，提高了隧道衬砌断面拟定精度，是一种用于隧道衬砌断面拟定的普适性方法。

【技术实现步骤摘要】
基于椭圆焦点原理的隧道衬砌断面拟定方法
本专利技术涉及隧道施工设计领域，具体涉及一种基于椭圆焦点原理的隧道衬砌断面拟定方法。
技术介绍
在各行业隧道设计过程中，往往采用多心圆弧线用以拟定隧道衬砌内外轮廓线。目的是保障隧道结构在服役过程中开挖最省、受力最合理、断面空间利用效率最高。传统的轮廓线拟定方法在处理拱脚与仰拱过渡段二次衬砌厚度不同时，设计人员往往采用随机倒角方式处理，产生圆弧过渡不共切、过渡点曲率不唯一、各弧段圆心角总和不封闭为360°的问题，将导致后期隧道服役过程中结构出现应力集中点，不利于结构安全。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于椭圆焦点原理的隧道衬砌断面拟定方法，引入椭圆辅助线法，实现弧线过渡滑顺、过渡点曲率唯一、多弧线共切、各弧段圆心角封闭，避免了设计人员的随机处理缺陷，形成用于隧道衬砌断面拟定普适性方法，解决变厚度设计时隧道衬砌轮廓的拟定问题。本专利技术所采用的技术方案为：基于椭圆焦点原理的隧道衬砌断面拟定方法，其特征在于：所述方法通过引入椭圆辅助线拟定拱部、边墙、拱脚及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于椭圆焦点原理的隧道衬砌断面拟定方法，其特征在于：/n所述方法通过引入椭圆辅助线拟定拱部、边墙、拱脚及仰拱的轮廓，各弧段弧线过渡滑顺、过渡点曲率唯一、多弧线共切、各弧段圆心角封闭。/n

【技术特征摘要】
1.基于椭圆焦点原理的隧道衬砌断面拟定方法，其特征在于：
所述方法通过引入椭圆辅助线拟定拱部、边墙、拱脚及仰拱的轮廓，各弧段弧线过渡滑顺、过渡点曲率唯一、多弧线共切、各弧段圆心角封闭。


2.根据权利要求1所述的基于椭圆焦点原理的隧道衬砌断面拟定方法，其特征在于：
轮廓拟定包括内轮廓拟定和外轮廓拟定。


3.根据权利要求2所述的基于椭圆焦点原理的隧道衬砌断面拟定方法，其特征在于：
水沟顶面以上隧道内轮廓拟定包括以下步骤：
通过轨上拱部内弧半径r1、拱部圆心角α；侧墙内弧半径r2、侧墙圆心角β和圆心偏距a；拱部圆心至轨顶距离H1及水沟顶面以上断面二次衬砌厚度b确定隧道水沟顶面以上内轮廓形式；即以半径r1和圆心角α作拱部内轮廓圆弧；以半径r2和圆心角β作左右边墙内轮廓圆弧并与拱墙内轮廓圆弧顺接。


4.根据权利要求3所述的基于椭圆焦点原理的隧道衬砌断面拟定方法，其特征在于：
水沟顶面以下隧道内轮廓拟定包括以下步骤：
步骤一：拱脚内弧包住水沟结构，并预先设定在水沟底面左端点E点正下方一定距离确定水沟底面正下方点B点位置，令d为水沟底面E点正下方一定距离；
步骤二：水沟顶面A点为拱脚内弧起点，连接A、B两点形成直线过中点C做中垂线与侧墙内弧半径r2相交于拱部内弧圆心O3点，令r3为水沟内弧半径；
步骤三：预先确定r4为仰拱内弧半径，令l1＝r4-r3；以O3点为圆心、以l1为半径做圆，与隧道结构中线相交于圆心O4，O4即为仰拱圆心；
步骤四：以O4为圆心，以r4为半径画弧，确定仰拱内弧l2；
步骤五：以O3为圆心，以O3A为半径画弧
步骤六：延长弧线与仰拱内弧长度l2交于拱脚内弧终点D，点D即为弧和l2的共切点、拱脚内弧的终点，且点D亦位于直线l延长线上并与O3和O4共线，对应圆心角为拱脚内弧圆心角γ。


5.根据权利要求4所述的基于椭圆焦点原理的隧道衬砌断面拟定方法，其特征在于：
水沟顶面...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐冲，陈霄汉，陈海军，程芳卉，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61