盾构管片内力计算对比分析

何涛

【摘要】盾构衬砌计算过程中，国内工程设计人员采用最多是的修正惯用法和梁-弹簧模型法。但两种方法计算出来的结果往往不尽相同，有时甚至相差很大，由此造成选择上的不一致。本文的目的是通过对两种计算方法的对比，给出一些有意义的结论。

1、引言

1.1 概述

盾构隧道设计最主要的步骤就是对盾构衬砌管片进行计算，由于盾构管片的特殊拼装方式（图1），目前国内工程设计人员采用最多的是修正惯用法和梁-弹簧模型法。

图1.管片拼装方式

1.2 修正惯用法

慣用计算法在1960 年前后提出，在日本国内得到了广泛应用。图2给出了惯用计算法所使用的荷载系统，垂直方向的地基抗力假定为等分布荷载，水平方向的地基抗力则假定为自环顶部向左右45°～135°区间的均布荷载（三角形）。

修正惯用法是对惯用计算法的改进，考虑了管片拼接时接头抗弯刚度的折减。将由n块管片构成的圆形隧道衬砌结构看作刚度均一的匀质圆环体，考虑管片接头的存在，在管片抗弯刚度的基础上乘以一个刚度折减系数，以此作为整环抗弯的刚度。在荷载和地层抗力的共同作用下得到该圆环上的内力分布。

如图3所示，弯矩的提高率ζ是传递给与接头相邻管片上的弯矩M2与具有ηEI均匀弯曲刚度环上产生的弯矩M 之比M2/M。

图2.修正惯用法荷载系统

图3.弯矩在接头处的传递

弯曲刚度的有效率η和弯矩的提高率ζ是相互关联的。据推算，η越接近1，则ζ就越接近于0；η变小，则ζ就接近1。……