基于ANSYS的引水隧洞施工盾构结构检算及优化应用研究

周 山 符 强 黄雪飞

（中国葛洲坝集团 第五工程有限公司，湖北 宜昌 443002）

盾构法隧道施工是一种先进的隧道施工方法［1］，它具有施工速度快、对周边环境影响小、能适应复杂地层、工程质量高等优点，越来越受到国内工程界的欢迎.盾构结构设计的好坏直接关系到隧道开挖和砼浇注过程的安全及浇注成型后的隧道能否符合设计要求［2］.因此，盾构本身设计计算对隧道施工而言极为重要.目前盾构结构设计计算大多简化成一个平面问题来计算，简化后会出现几个问题［3］：①不能考虑纵向结构之间的相互影响；②盾构自身的受力支架结构的内部各个杆件的受力情况不明确，需要额外的计算分析；③平面计算适用于简单的、力传递明确的结构.当遇到复杂的、力传递情况不明确的结构时，由于上部荷载的分配及受力支架结构之间的相互影响，平面计算结果就不足以真实地反映外护壳、受力支架的受力工况，无法保证施工的安全.鉴于此，本文结合莲花水库引水隧洞工程专项方案，设计出满足强风化花岗岩施工地质条件的盾构法施工的盾构结构，应用ANSYS软件对其进行了强度、刚度检算；在此基础上对盾构结构进行了优化设计.

1 工程概况

莲花水库工程主要建筑物由主坝、副坝和灌溉隧洞组成.工程灌溉隧洞位于副坝左岸，全长283.904 m，城门洞型结构，开挖断面尺寸为2.1m×2.4m，衬砌成型后混凝土过水断面为1.5m×1.8m，出口段采用Φ800的钢管和锥阀室连接，整个洞身处……