一种竖向连环盾构隧道管片及其分块方法技术

本申请公开一种竖向连环盾构隧道管片及其分块方法，根据盾构机的起吊重量、管片外半径、管片厚度、隔离板的长度、管片的幅宽和管片混凝土的重度，确定每个环的通用块数量和纵向螺栓总数，后计算每个环的通用块上纵向螺栓数和错缝块上纵向螺栓数；基于隔离板的长度、管片外半径、每个环的通用块数量和纵向螺栓总数，分别计算每个环中两相邻纵向螺栓间夹角；根据每个环对应的通用块上纵向螺栓数、错缝块上纵向螺栓数和两相邻纵向螺栓间夹角分别确定每个环中通用块的圆心角和错缝块的圆心角；基于每个环的通用块数量、纵向螺栓总数、通用块上纵向螺栓数、错缝块上纵向螺栓数、两相邻纵向螺栓间夹角、通用块的圆心角和错缝块的圆心角对每个环分块。心角对每个环分块。心角对每个环分块。

【技术实现步骤摘要】
一种竖向连环盾构隧道管片及其分块方法


[0001]本申请涉及盾构隧道
，尤其涉及一种竖向连环盾构隧道管片及其分块方法。

技术介绍

[0002]盾构法施工均有高效、安全等特点，在隧道建设中运用广泛。盾构机的形式随着交通需求在不断发展，国外出现了双圆盾构、三圆盾构和矩形盾构等异型盾构。异型盾构具有一次性开挖形成多条线路、施工不会对地表产生多次扰动以及断面利用率高等优点，是我国未来地下交通建设首选的施工机械。城市用地十分紧缺，隧道建设的用地往往受到已有城市建筑物的限制，由此通常将隧道建设中现有道路下边，但城市道路较窄时，无法同时容纳来回运行的两条隧道平行布设，在这种情况下，可以考虑将隧道上下重叠布设，上下连环式的盾构隧道可以解决以上问题。
[0003]盾构机的不同，将导致管片的直径、厚度、宽度发生改变。同时，同样断面大小的隧道直径，也将有无数种管片的拼装组合。然而在我国即将发展异型盾构的阶段，还没有提出针对上下连环盾构隧道结构的分块方法，给异型盾构管片的设计带来诸多不便，更谈不上这种管片类型的优化设计。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]本申请要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种竖向连环盾构隧道管片及其分块方法，旨在实现任意半径的管片分块。
[0006]本申请解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]一种竖向连环盾构隧道管片的分块方法，其中，所述的竖向连环盾构隧道管片包括隔离板和上下排列的两个环；每个环均包括一个错缝块和多个通用块，错缝块和多个通用块依次环向拼接成优弧形；所述隔离板位于两个环之间并分别与两个环连接，以形成“8”字型结构；所述的竖向连环盾构隧道管片的分块方法包括：
[0008]根据盾构机的起吊重量、管片外半径、管片厚度、隔离板的长度、管片的幅宽和管片混凝土的重度，分别确定每个环的通用块数量和纵向螺栓总数；
[0009]基于每个环的通用块数量和纵向螺栓总数，计算每个环的通用块上纵向螺栓数和错缝块上纵向螺栓数；
[0010]基于隔离板的长度、管片外半径、每个环的通用块数量和纵向螺栓总数，分别计算每个环中相邻两个纵向螺栓之间的夹角；
[0011]根据每个环对应的通用块上纵向螺栓数、错缝块上纵向螺栓数和相邻两个纵向螺栓之间的夹角，分别确定每个环中通用块对应的圆心角和错缝块对应的圆心角；
[0012]基于每个环的通用块数量、纵向螺栓总数、通用块上纵向螺栓数、错缝块上纵向螺栓数、相邻两个纵向螺栓之间的夹角、通用块对应的圆心角和错缝块对应的圆心角分别对
每个环进行分块。
[0013]所述的竖向连环盾构隧道管片的分块方法，其中，所述根据盾构机的起吊重量、管片外半径、管片厚度、隔离板的长度、管片的幅宽和管片混凝土的重度，分别确定每个环的通用块数量和纵向螺栓总数具体包括：
[0014]根据计算式
[0015][0016]其中，a为通用块数量、R为管片外半径、t为管片厚度、L为隔离板的长度、B为管片幅宽、γ为管片混凝土的重度，隔离板的长度包括隔离板上侧的长度和隔离板下侧的长度；
[0017]分别确定当R为两个环中上环的管片外半径、t为上环的管片厚度且L为隔离板上侧的长度时上环的通用块数量au，以及当R为两个环中下环的管片外半径、t为下环的管片厚度且L为隔离板下侧的长度时下环的通用块数量ad；
[0018]根据盾构机的起吊重量、管片外半径和隔离板的长度，分别确定每个环的纵向螺栓总数。
[0019]所述的竖向连环盾构隧道管片的分块方法，其中，所述根据盾构机的起吊重量、管片外半径和隔离板的长度，分别确定每个环的纵向螺栓总数具体为：
[0020]根据计算式
[0021][0022]分别确定当R为上环的管片外半径、L为隔离板上侧的长度时上环的纵向螺栓总数N，以及当R为下环的管片外半径、L为隔离板下侧的长度时下环的纵向螺栓总数M。
[0023]所述的竖向连环盾构隧道管片的分块方法，其中，所述基于每个环的通用块数量和纵向螺栓总数，计算每个环的通用块上纵向螺栓数和错缝块上纵向螺栓数具体包括：
[0024]基于计算式
[0025]au
×
n1+n2＝N
[0026]计算上环的通用块上纵向螺栓数n1和上环的错缝块上纵向螺栓数n2；其中，n1和n2均为正整数，且满足n1≠n2；
[0027]基于计算式
[0028]ad
×
m1+m2＝M
[0029]计算下环的通用块上纵向螺栓数m1和下环的错缝块上纵向螺栓数m2；其中，m1和m2均为正整数，且满足m1≠m2。
[0030]所述的竖向连环盾构隧道管片的分块方法，其中，所述基于隔离板的长度、管片外半径、每个环对应的通用块数量和纵向螺栓总数，分别计算每个环中相邻两个纵向螺栓之间的夹角具体包括：
[0031]基于计算式
[0032][0033]计算当L为隔离板上侧的长度且R为上环的管片外半径时，上环中相邻两个纵向螺栓之间的夹角k1；
[0034]基于计算式
[0035][0036]计算当L为隔离板下侧的长度且R为下环的管片外半径时，下环中相邻两个纵向螺栓之间的夹角k2。
[0037]所述的竖向连环盾构隧道管片的分块方法，其中，所述根据每个环对应的通用块上纵向螺栓数、错缝块上纵向螺栓数和相邻两个纵向螺栓之间的夹角，分别确定每个环中通用块对应的圆心角和错缝块对应的圆心角具体包括：
[0038]根据计算式
[0039]α1＝n1
×
k1
[0040]α2＝n2
×
k1
[0041]确定上环的通用块对应的圆心角α1和上环的错缝块对应的圆心角α2；
[0042]根据计算式
[0043]β1＝m1
×
k2
[0044]β2＝m2
×
k2
[0045]确定下环的通用块对应的圆心角β1和下环的错缝块对应的圆心角β2。
[0046]所述的竖向连环盾构隧道管片的分块方法，其中，所述隔离板的厚度h需满足：
[0047][0048][0049]h≥tu
×
cosγ
u
+td
×
cosγ
l
[0050]其中，tu为上环的管片厚度，td为下环的管片厚度，Lu为隔离板上侧的长度，Ld为隔离板下侧的长度，Ru为上环的管片外半径，Rd为下环的管片外半径。
[0051]一种竖向连环盾构隧道管片，其通过如上任意一项所述的竖向连环盾构隧道管片的分块方法分块得到，所述的竖向连环盾构隧道管片包括隔离板和上下排列的两个环；每个环均包括一个错缝块和多个通用块，错缝块和多个通用块依次环向拼接成优弧形；每个环中错缝块对应的圆心角与通用块对应的圆心角均不等；所述隔离板位于两个环之间并分别与两个环连接，以形成“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种竖向连环盾构隧道管片的分块方法，其特征在于，所述的竖向连环盾构隧道管片包括隔离板和上下排列的两个环；每个环均包括一个错缝块和多个通用块，错缝块和多个通用块依次环向拼接成优弧形；所述隔离板位于两个环之间并分别与两个环连接，以形成“8”字型结构；所述的竖向连环盾构隧道管片的分块方法包括：根据盾构机的起吊重量、管片外半径、管片厚度、隔离板的长度、管片的幅宽和管片混凝土的重度，分别确定每个环的通用块数量和纵向螺栓总数；基于每个环的通用块数量和纵向螺栓总数，计算每个环的通用块上纵向螺栓数和错缝块上纵向螺栓数；基于隔离板的长度、管片外半径、每个环的通用块数量和纵向螺栓总数，分别计算每个环中相邻两个纵向螺栓之间的夹角；根据每个环对应的通用块上纵向螺栓数、错缝块上纵向螺栓数和相邻两个纵向螺栓之间的夹角，分别确定每个环中通用块对应的圆心角和错缝块对应的圆心角；基于每个环的通用块数量、纵向螺栓总数、通用块上纵向螺栓数、错缝块上纵向螺栓数、相邻两个纵向螺栓之间的夹角、通用块对应的圆心角和错缝块对应的圆心角分别对每个环进行分块。2.根据权利要求1所述的竖向连环盾构隧道管片的分块方法，其特征在于，所述根据盾构机的起吊重量、管片外半径、管片厚度、隔离板的长度、管片的幅宽和管片混凝土的重度，分别确定每个环的通用块数量和纵向螺栓总数具体包括：根据计算式其中，a为通用块数量、R为管片外半径、t为管片厚度、L为隔离板的长度、B为管片幅宽、γ为管片混凝土的重度，隔离板的长度包括隔离板上侧的长度和隔离板下侧的长度；分别确定当R为两个环中上环的管片外半径、t为上环的管片厚度且L为隔离板上侧的长度时上环的通用块数量au，以及当R为两个环中下环的管片外半径、t为下环的管片厚度且L为隔离板下侧的长度时下环的通用块数量ad；根据盾构机的起吊重量、管片外半径和隔离板的长度，分别确定每个环的纵向螺栓总数。3.根据权利要求2所述的竖向连环盾构隧道管片的分块方法，其特征在于，所述根据盾构机的起吊重量、管片外半径和隔离板的长度，分别确定每个环的纵向螺栓总数具体为：根据计算式分别确定当R为上环的管片外半径、L为隔离板上侧的长度时上环的纵向螺栓总数N，以及当R为下环的管片外半径、L为隔离板下侧的长度时下环的纵向螺栓总数M。4.根据权利要求3所述的竖向连环盾构隧道管片的分块方法，其特征在于，所述基于每个环的通用块数量和纵向螺栓总数，计算每个环的通用块上纵向螺栓数和错缝块上纵向螺
栓数具体包括：基于计算式au
×
n1+n2＝N计算上环的通用块上纵向螺栓数n1和上环的错缝块上纵向螺栓数n2；其中，n1和n2均为正整数，且满足n1≠n...

【专利技术属性】
技术研发人员：张君臣，杜彦良，赵昱，许红彬，王俊芳，李林超，赵杨平，任伟新，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：