盾构管片内力及变形计算的理论分析

敬耀辉，李立新

（吉林建筑科技学院，吉林 长春 130114）

1 惯用法及修正惯用法的计算

隧道设计有多种方法和模型，被最广泛使用的是荷载-结构模型，常用的设计方法是惯用法、修正惯用法。根据地层分类法或标准公式确定地层压力，然后根据弹性地基的计算理论计算衬砌的内力并完成设计段。在盾构隧道工程的设计研究中，修正惯用法的普及度更高、应用型更好。两种方法的管片截面内力计算如表所示：

2 影响盾构管片内力及变形的特征参数的确定

惯用法及修正惯用法的计算公式如上表所示，管片环的各截面，在垂直荷载、水平荷载、水平三角形荷载、水平地基反力以及自重的共同作用下[1]，所引起的管片内力表达式整理如下：

（1）M（弯矩）表达式

（2）N（轴力）表达式

（3）Q（剪力）表达式

综上，在地质条件给定不变下，在任意截面上，θ、 pe1+pw1、 qe1+qw1的数值是不变的，那么，管片厚度 Rc、管片宽度k、管片刚度折减率η三个参量则是所需要研究论证的特定参量。

3 影响盾构管片内力及变形的特征参数分析

（1）管片环水平直径点的水平方向变位δ

（2）M（弯矩）

（3）N（轴力）

（4）Q（剪力）

4 结语

本文采用修正惯用法，在理论分析中讨论管片内力及位移相对于管片厚度Rc、管片宽度k、管片刚度折减率η的变化关系，关系如下：

（1）当Rc增加，管片的弯矩M增大；管片的轴力N在拱腰增大、在拱顶和拱底减小；管片的位移δ减小；

（2）当k增加，管片的弯矩M、轴力N以及位移δ都有所增大；

（3）当η增加，管片的弯矩M增大；管片的轴力N减小；管片的位移δ减小。