超大直径盾构隧道结构的管片环间应力分析系统及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115391886A(43)申请公布日2022.11.25(21)申请号202210991224.8(22)申请日2022.08.18(71)申请人中交隧道工程局有限公司地址100102北京市朝阳区管庄周家井大院内世通大厦A座15层1510号(72)发明人张亚洲魏驰杨光姚占虎吴双曾德成郝玉双李辉(74)专利代理机构苏州创元专利商标事务所有限公司32103专利代理师方中(51)Int.Cl.G06F30/13(2020.01)G06F30/23(2020.01)G06T17/20(2006.01)G06F119/14(2020.01)权利要求书2页说明书7页附图7页(54)发明名称超大直径盾构隧道结构的管片环间应力分析系统及方法(57)摘要本发明公开了超大直径盾构隧道结构的管片环间应力分析系统及方法，其系统包括管片内部应力获取单元、管片环间应力获取单元、及消散规律分析单元，其中管片内部应力获取单元包括位于每片管片纵向预埋测力钢筋上的多组钢筋测力计；管片环间应力获取单元包括衬垫、测力顶针。本发明通过风井原位足尺模型试验，能够得出盾构管片环间纵向传力的消散过程规律，从而解决环间应力分布不明、消散规律难以获取等难题，而且还能够避免管片拼装时发生破损，以及解决千斤顶收回后管片应力消散所带来的张开、错台量过大等问题，此外，试验中提供了大量的数据，以克服管片设计参数的取值具有一定的随意性和盲目性的缺陷。CN115391886ACN115391886A权利要求书1/2页1.一种超大直径盾构隧道结构的管片环间应力分析系统，其用于在风井原位足尺模型试验，且保持盾构千斤顶作用下获取已经拼装管片环或待拼装管片的应力，其特征在于，管片环间应力分析系统包括：管片内部应力获取单元，其中所述管片内部应力获取单元包括位于每片管片纵向预埋测力钢筋上的多组钢筋测力计，所述多组钢筋测力计沿着所述管片弧长间隔分布，每组所述钢筋测力计有多个，且自管片与盾构千斤顶抵触端面对齐向内间隔分布，同时通过钢筋测力计反馈千斤顶作用下管片内部的应力水平；管片环间应力获取单元，其包括形状与管片纵向拼接端面相似且贴合在管片纵向拼接端面的衬垫、沿着盾构千斤顶抵触方向延伸的多根测力顶针，其中每个管片环包括N块首尾拼装的弧形管片，其中N≥6，且为整数；每块弧形管片具有第一弧形端面和第二弧形端面，所述第一弧形端面为与盾构千斤顶接触的抵触端面，所述第二弧形端面为拼装端面，每根所述测力顶针一端自拼装端面预埋于管片，另一端部穿出衬垫并抵触在已拼装管片上；消散规律分析单元，其分别与钢筋测力计、测力顶针信号连通，且根据获取的应力以获取隧道结构的环间应力分布和消散规律。2.根据权利要求1所述的超大直径盾构隧道结构的管片环间应力分析系统，其特征在于：所述管片在纵向上依次划分成N段，每段相等，每组所述钢筋测力计对应设置在分段面上，且位于管片的盾构千斤顶抵触端面与第M个分段面上，其中M为N段的中部所在的分段面。3.根据权利要求2所述的超大直径盾构隧道结构的管片环间应力分析系统，其特征在于：所述管片纵向预埋测力钢筋有多根，且以所述管片环的中为圆形呈弧形分布，其中每根所述管片纵向预埋测力钢筋上对应设有一组所述钢筋测力计。4.根据权利要求3所述的超大直径盾构隧道结构的管片环间应力分析系统，其特征在于：多根所述管片纵向预埋测力钢筋形成多个共圆心的弧形排，其中多个所述弧形排在所述管片厚度方向均匀间隔分布，每根所述管片纵向预埋测力钢筋的长度至少为所述管片纵向长度的3/4。5.根据权利要求4所述的超大直径盾构隧道结构的管片环间应力分析系统，其特征在于：所述的盾构千斤顶与所述管片纵向预埋测力钢筋一一对应，且抵触在所述钢筋测力计上；每根所述管片纵向预埋测力钢筋自端部与所述管片的盾构千斤顶抵触端面对齐。6.根据权利要求1所述的超大直径盾构隧道结构的管片环间应力分析系统，其特征在于：所述管片环间应力获取单元还包括土压力计、位移计，所述衬垫平铺在每块所述弧形管片的拼装端面，所述土压力计和所述位移计均设置在拼装端面，且能够随所述衬垫在盾构千斤顶作用力下的压缩量获取所对应两个管片环的环间应力和相对位移，所述消散规律分析单元分别与所述测力顶针、土压力计、及位移计信息连通，且根据获取的应力和位移数据以获取隧道结构的环间应力分布和消散规律。7.根据权利要求6所述的超大直径盾构隧道结构的管片环间应力分析系统，其特征在于：所述衬垫材质为橡胶，且厚度为4～10mm；所述衬垫与所述拼装端面的形状相似且自中心对齐的安装在所述拼装端面上。8.根据权利要求6所述的超大直径盾构隧道结构的管片环间应力分析系统，其特征在于：所述测力顶针有四个，且分布在所述衬垫的四角，所述土压力计和所述位移计分布在四2C