基于短梁-弹簧模型的盾构隧道施工期上浮变形计算方法OA北大核心CSTPCD

盾构隧道在掘进过程中易出现管片上浮问题,为更加真实地描述施工期盾构隧道在上浮力作用下产生的管片环间错台变形和张开变形,提出基于短梁-弹簧模型的盾构隧道上浮变形理论计算方法。首先,引入Euler-Bernoulli短梁和环间接头弹簧模拟盾构隧道纵向结构,通过设置边界弹簧考虑盾构机盾尾对管片的任意约束作用;之后,采用有限差分理论推导得到施工期上浮力作用下盾构隧道上浮变形解答;最后,对比实际工程案例和数值模型结果以及传统等效梁计算结果验证了计算方法的正确性和有效性,并探明了理论计算模型中关键参数的敏感性,进一步讨论了浆液未凝固段长度、管片环间接头弹簧刚度以及地基弹性模量对隧道上浮变形规律的影响。研究结果表明:与传统连续梁模型结果相比,新方法可以真实地反映盾构隧道的非连续性变形性状,定量分析管片环环间的错台变形和张开变形;通过参数分析可知,浆液未凝固段长度的增长会明显增大盾构隧道上浮变形最大值和变形影响范围;适当提高环间接头的剪切刚度和转动刚度可以有效降低隧道上浮位移、管片环间错台变形和张开变形;在地基弹性模量较小的软弱地层中盾构隧道施工期的上浮变形更不易控制。