【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于盾构施工，更具体地说，是涉及一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法。
技术介绍
1、隧道工程是现代城市建设中不可或缺的重要部分，而盾构隧道是一种常见的隧道施工方法。盾构法隧道衬砌结构是由若干弧形管片通过螺栓连接而成的预制拼装结构，目前的工程实践与相关研究表明：管片接缝是盾构隧道衬砌结构的薄弱环节，接头的受力性能直接决定了隧道结构的承载能力与安全性能。
2、目前，盾构管片接头的力学性能一般通过管片接头相关的试验、解析推导和数值模拟进行研究。张厚美等人在发表的“盾构隧道管片接头荷载试验研究”中通过管片接缝试验，研究了管片接缝的受力、变形及破坏过程，分析了各影响因素对接缝强度和刚度的影响，建立了管片接头抗弯刚度的经验公式，并进行了相应的三维有限元分析。闫志国等人在发表的“青草沙水源地原水工程输水隧道单层衬砌管片接头荷载试验研究”中，基于某输水隧道工程，进行了管片接头原型荷载试验研究，明确了管片接缝刚度具有一定的阶段性，并为管片接头关键力学参数给定了相关取值范围。上述已开展的研究中的理论分析多为管片的接头刚度的研究，集中于对管片接头承载过程中某一特定状态的分析，对于接缝受力全过程、管片的极限承载能力以及管片接头在不同受力阶段的力学状态几乎没有涉及。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种盾构隧道管片螺栓连接
4、步骤1：根据盾构机的运行工况，将管片纵缝的承压过程划分为核心混凝土全截面受压阶段、螺栓以下部分核心混凝土受压阶段、螺栓以上部分核心混凝土受压阶段和外缘混凝土与核心混凝土共同承压阶段；
5、步骤2：当管片纵缝的承压过程为核心混凝土全截面受压阶段时，根据管片纵缝的受力状态确定第一阶段压弯承载力解析公式；
6、步骤3：当管片纵缝的承压过程为螺栓以下部分核心混凝土受压阶段时，根据管片纵缝的受力状态确定第二压弯承载力解析公式；
7、步骤4：当管片纵缝的承压过程为螺栓以上部分核心混凝土受压阶段时，根据管片纵缝的受力状态确定第三压弯承载力解析公式；
8、步骤5：当管片纵缝的承压过程为外缘混凝土与核心混凝土共同承压阶段时，根据管片纵缝的受力状态确定第四阶段压弯承载力解析公式。
9、优选的，在所述步骤2中：当管片纵缝的承压过程为核心混凝土全截面受压阶段时，管片纵缝的力学平衡公式为：
10、n+tb-c＝0
11、
12、其中，n表示轴力，c表示混凝土受压区压应力合力，m表示弯矩，tb表示螺栓所受的应力，d表示密封衬垫嵌缝下边缘到螺栓的距离，h1表示管片中性轴到密封衬垫嵌缝下边缘距离，y表示混凝土受压区高度。
13、优选的，所述第一阶段压弯承载力解析公式，包括：
14、c1＝σc′bh
15、
16、
17、
18、其中，c1表示混凝土受压区矩形分布压应力的合力，c2表示混凝土受压区三角形分布压应力的合力，σc′表示核心混凝土受压区下边缘的压应力，σc表示接缝处应力，b表示管片厚度，h表示核心混凝土高度，h1表示管片中性轴到密封衬垫嵌缝下边缘距离。
19、优选的，在步骤3中，当管片纵缝的承压过程为螺栓以下部分核心混凝土受压阶段时，管片纵缝的力学平衡公式为：
20、n+tb-c＝0
21、
22、其中，tb＝0。
23、优选的，所述第二压弯承载力解析公式为：
24、
25、
26、
27、其中，θ表示接缝转角，e表示混凝土的变形模量。
28、优选的，在步骤4中，当管片纵缝的承压过程为螺栓以上部分核心混凝土受压阶段时，管片纵缝的力学平衡公式为：
29、n+tb-c＝0
30、
31、其中，n表示轴力，c表示混凝土受压区压应力合力，m表示弯矩，tb表示螺栓所受的应力，d表示密封衬垫嵌缝下边缘到螺栓的距离，h1表示管片中性轴到密封衬垫嵌缝下边缘距离，y表示混凝土受压区高度。
32、优选的，所述第三压弯承载力解析公式为：
33、
34、
35、3kny2+[24dn+(8m-4nh)(3+k)]y-3d(8nd-4nh+8m)＝0
36、其中，n表示螺栓数量，k表示螺栓刚度。
37、优选的，在步骤5中，当管片纵缝的承压过程为外缘混凝土与核心混凝土共同承压阶段时，管片纵缝的力学平衡公式为：
38、n+tb-c1-c2＝0
39、
40、
41、
42、其中，α＝-0.0003δ3+0.0034δ2-0.0087δ+0.2066，α表示外缘混凝土受压区高度调整系数，δ表示接头间隙，h2表示外缘混凝土高度，h3表示密封衬垫嵌缝宽度。
43、优选的，第四压弯承载力解析公式为：
44、
45、tb＝kθ(d-y)
46、
47、
48、其中，k表示螺栓刚度，σcmax表示混凝土受压强度，h3表示密封衬垫嵌缝宽度，β＝2σcmaxαh2+eδ。
49、本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法中的步骤。
50、本专利技术提供的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术通过基于管片纵缝承压过程的4个阶段及外缘混凝土受压区高度影响系数的理论公式，提出了计算盾构隧道管片螺栓连接纵缝承压全过程的理论解析模型，利用该模型可分析任意荷载作用下管片接头的力学状态，且模拟结果与理论解吻合程度很好，可为接头设计及灾害预测提供理论依据。
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1.一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特征在于，在所述步骤2中：当管片纵缝的承压过程为核心混凝土全截面受压阶段时，管片纵缝的力学平衡公式为：
3.如权利要求2所述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特征在于，所述第一阶段压弯承载力解析公式，包括：
4.如权利要求3所述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特征在于，在步骤3中，当管片纵缝的承压过程为螺栓以下部分核心混凝土受压阶段时，管片纵缝的力学平衡公式为：
5.如权利要求4所述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特征在于，所述第二压弯承载力解析公式为：
6.如权利要求5所述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特征在于，在步骤4中，当管片纵缝的承压过程为螺栓以上部分核心混凝土受压阶段时，管片纵缝的力学平衡公式为：
7.如权利要求6所述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特
8.如权利要求7所述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特征在于，在步骤5中，当管片纵缝的承压过程为外缘混凝土与核心混凝土共同承压阶段时，管片纵缝的力学平衡公式为：
9.如权利要求8所述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特征在于，第四压弯承载力解析公式为：
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-9中任一项所述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法中的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特征在于，在所述步骤2中：当管片纵缝的承压过程为核心混凝土全截面受压阶段时，管片纵缝的力学平衡公式为：
3.如权利要求2所述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特征在于，所述第一阶段压弯承载力解析公式，包括：
4.如权利要求3所述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特征在于，在步骤3中，当管片纵缝的承压过程为螺栓以下部分核心混凝土受压阶段时，管片纵缝的力学平衡公式为：
5.如权利要求4所述的一种盾构隧道管片螺栓连接纵缝压弯承载力预测方法，其特征在于，所述第二压弯承载力解析公式为：
6.如权利要求5所述的一种盾构隧道管片螺栓...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛照国，高晓静，李鹏飞，郝鹏飞，陈辰，于朋臣，杜亚南，吴玉凯，翟艳峰，
申请(专利权)人：中铁十四局集团大盾构工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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