一种盾构隧道钢板加固接头抗弯承载力计算方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115758507A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211188057.X(22)申请日2022.09.28(71)申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号申请人上海同岩土木工程科技股份有限公司(72)发明人刘学增李振杨芝璐杨学良(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225专利代理师翁惠瑜(51)Int.Cl.G06F30/13(2020.01)G06F119/14(2020.01)权利要求书4页说明书9页附图2页(54)发明名称一种盾构隧道钢板加固接头抗弯承载力计算方法(57)摘要本发明涉及一种盾构隧道钢板加固接头抗弯承载力计算方法，包括以下步骤：1)计算获得钢板加固时接缝面内缘的虚拟应变以及截面失效时螺栓屈服的临界受压区高度和钢板屈服的临界受压区高度；2)假设接缝面处于某种失效状态，基于该失效状态下的轴力平衡方程，试算获得对应的钢板加固接头接缝面受压区高度；3)判断接缝面受压区高度是否满足当前失效状态的范围要求，若是，则执行步骤4)，若否，则替换另一种失效状态，返回步骤2)；4)将步骤2)获得的钢板加固接头接缝面受压区高度代入当前失效状态下的弯矩平衡方程，计算获得极限弯矩。与现有技术相比，本发明具有有效减少工作量，提高效率等优点。CN115758507ACN115758507A权利要求书1/4页1.一种盾构隧道钢板加固接头抗弯承载力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取接缝面的构造参数、材料参数和接缝面力学参数，计算获得钢板加固时接缝面内缘的虚拟应变εsp,0以及截面失效时螺栓屈服的临界受压区高度xcb1和钢板屈服的临界受压区高度xcb2；2)基于步骤1)获得的数据，假设接缝面处于某种失效状态，基于该失效状态下的轴力平衡方程，试算获得对应的钢板加固接头接缝面受压区高度xc；3)判断步骤2)获得的接缝面受压区高度xc是否满足当前失效状态对xc的范围要求，若是，则执行步骤4)，若否，则替换另一种失效状态，返回步骤2)，直至遍历所有失效状态；4)将步骤2)获得的钢板加固接头接缝面受压区高度代入当前失效状态下的弯矩平衡方程，计算获得极限弯矩。2.根据权利要求1所述的盾构隧道钢板加固接头抗弯承载力计算方法，其特征在于，所述构造参数包括：螺栓至接缝面外缘距离、接缝面高度、接缝面宽度、接缝面外缘高度、外缘承压区高度、防水区高度、核心承压区高度、接缝内缘高度、螺栓截面积和钢板截面积；所述材料参数包括混凝土轴心抗压强度设计值、混凝土屈服应变、混凝土极限压应变、螺栓的屈服应变、钢板的屈服应变、螺栓的屈服应力、钢板的屈服应力、螺栓的弹性模量和钢板的弹性模量；所述接缝面力学参数钢板加固时接缝面的轴力和弯矩。3.根据权利要求1所述的盾构隧道钢板加固接头抗弯承载力计算方法，其特征在于，所述钢板加固时接缝面内缘的虚拟应变εsp,0根据以下公式求得：式中，εc,0为钢板加固时接缝面外缘的混凝土压应变，x0为钢板加固时接缝面受压区高度，h为接缝面高度；εc,0和x0通过联立以下公式求得：式中，σc为混凝土应力，εc为混凝土应变，fc为混凝土轴心抗压强度设计值，εc0为混凝土屈服应变，b为接缝面宽度，d1为接缝外缘，d2为外缘承压区，d3为防水区，d4为核心承压区，d5为接缝内缘，p为积分变量，N0为钢板加固时接缝面的轴力，M0为钢板加固时接缝面的弯矩，2CN115758507A权利要求书2/4页σm,0为钢板加固时的螺栓应力，Am为螺栓横截面积，Em为螺栓弹性模量。4.根据权利要求1所述的盾构隧道钢板加固接头抗弯承载力计算方法，其特征在于，所述截面失效时螺栓屈服的临界受压区高度xcb1和钢板屈服的临界受压区高度xcb2根据以下公式求得：式中，εcu为混凝土极限压应变，fmy为螺栓的屈服应力，Em为螺栓的弹性模量，d为螺栓至接缝面外缘距离，fspy为钢板的屈服应力，Esp为钢板的弹性模量，h为接缝面高度。5.根据权利要求1所述的盾构隧道钢板加固接头抗弯承载力计算方法，其特征在于，所述失效状态包括螺栓屈服且钢板未屈服S‑a、螺栓和钢板均屈服S‑b、螺栓未屈服且钢板屈服S‑c和螺栓和钢板均未屈服S‑d；各失效状态下的轴力平衡方程表示为：失效状态S‑a：失效状态S‑b：失效状态S‑c：失效状态S‑d：式中，σsp为截面失效时的钢板应力，εsp为截面失效时的钢板应变，σm为截面失效时的螺栓应力，b为接缝面宽度，p为积分变量，σc为混凝土应力，εcu为混凝土极限压应变，Am为螺栓截面积，Asp为钢板截面积，fmy为螺栓的屈服应力，fspy为钢板的屈服应力，Ni为各失效状态对应的截面轴力，xci为各失效状态对应的接缝面受压区高度，i＝1,2,3