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龙图腾网获悉东南大学申请的专利类矩形隧道最优横截面设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116361902B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-28发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310453848.9，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权类矩形隧道最优横截面设计方法是由杜佃春;张友虎设计研发完成，并于2023-04-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本类矩形隧道最优横截面设计方法在说明书摘要公布了：本发明提出了一种类矩形隧道最优横截面设计方法，利用结构力学中矩阵位移法高效的计算优势可快速给出大断面类矩形隧道最优横截面，为类矩形隧道设计提供参考。以双线地铁隧道为例，首先确定出该隧道所必需的界限范围；以隧道横截面必须完全包含界限面积为准则，推导出可以考虑隧道横截面形状的数学表达式。通过改变不同的横断面大小，找到隧道衬砌中内力最小时对应的横截面即为该类矩形隧道的最优横截面形式。本发明能够为类矩形隧道设计提供高效的理论支持，对推广类矩形隧道在实际工程中的应用具有重要的现实意义。

本发明授权类矩形隧道最优横截面设计方法在权利要求书中公布了：1.一种类矩形隧道最优横截面设计方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1、确定隧道建筑界限M0，包括该界限的短轴长度D0、长轴长度W0及形状；形状为非对称结构； 步骤S2、将S1中确定的隧道建筑界限M0简化为对称形状，简化后的隧道建筑界限M1完全包含简化前的隧道建筑界限M0； 步骤S3、构建类矩形隧道轮廓数学模型Aper： 步骤S31、取S2中简化的隧道建筑界限M1的14作为研究对象，对类矩形隧道横截面进行设定： 设定该14类矩形隧道横截面轮廓由依次连接的圆弧一、圆弧二和圆弧三组成； 设定圆弧一的圆心O1位于坐标y轴上且坐标为0，y1、圆弧二的圆心O2坐标为x2，y2、圆弧三的圆心O3位于坐标x轴上且坐标为x3，0，圆弧一与圆弧二在交点A1d2,h1相切，圆弧二与圆弧三在交点A2d1,h2相切； 步骤S32、设定类矩形隧道断面的约束条件： d1＝12W0， h1＝12D0； d1-d2＝h1-h2＝s1； 步骤S33、求解圆心O2、圆心O1关于x3的表达式： 步骤S331、求解圆心O2关于x3的表达式： 首先，基于步骤S31中的设定，求解圆弧二的圆心O2x2，y2所在的过线段A1A2中点的垂线方程式为： 之后，求解O3A2所在直线的方程式为： 最后，由于O2为以上两条直线的交点，基于上述两式，可知： 步骤S332、求解圆心O1关于x3的表达式： 首先，点A1、O2、步骤S331中的垂线方程式求解O1A1所在直线的表达式： 之后，由于点O10，y1位于坐标y轴上，可得： 步骤S34、求解θ1＝角OO1O2、θ2＝角A1O2A2、θ3＝角OO3O2、圆弧一的半径为R1、圆弧二的半径为R2、圆弧三的半径为R3分别关于x3的表达式： 步骤S35、求解简化后的隧道建筑界限M1的横截面面积Arect、类矩形隧道横截面Asr： 其中， As1＝θ1*R1*R12-d2*h1-y12； As2＝θ2*R2*R22-R2*R2*sinθ22*cosθ22； As3＝θ3*R3*R32-h2*d1-x32； 步骤S36、求解Aper： Aper＝Asr-ArectArect； 步骤S4、根据步骤S32关于x3的约束条件，利用穷举法在其取值范围内取值，计算与x3对应的y1、x2、y2、R1、R2、R3、θ1、θ2、θ3的值； 之后，将矩形隧道横截面离散成若干个等分的梁单元，各梁单元之间通过结点相互连接，基于已获取的x3、y1、x2、y2、R1、R2、R3、θ1、θ2、θ3，求解各结点坐标； 步骤S5、通过计算得到隧道围岩施加到隧道建筑界限M0对应的隧道上的外荷载F； 之后基于矩阵位移法，计算类矩形隧道横截面上各结点处的内力值，并保存； 步骤S6、计算基于已获取的x3、y1、x2、y2、R1、R2、R3、θ1、θ2、θ3，每一个x3对应的类矩形隧道轮廓数学模型Aper的值；当Aper的值＞设定值时，返回执行步骤S4，否则，执行步骤S7； 步骤S7、筛选出步骤S5中保存的最小的内力值，其对应的x3确定的横截面即为类矩形隧道最优横断面。

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