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申请/专利权人：中铁二十局集团有限公司;西安建筑科技大学;中铁二十局集团第一工程有限公司

摘要：本发明公开了一种地下顶管隧道的顶推力计算方法，包括以下步骤，获取顶管参数和地层参数，计算顶管的上侧和两侧土压力、顶管在上覆土层以及管节自重荷载作用下的管节挠度和下侧土压力，界定顶管机的偏移限值，并将顶管机在顶推过程中的偏移量作为边界条件，带入顶管的管节挠度中，得到顶管在偏移情况下的变形曲线，然后根据顶管的管土泥接触形式，计算顶管在顶推过程中的摩阻力，再对顶管在顶推过程中的摩阻力进行积分计算顶管的总摩阻力，并对顶管的总摩阻力和顶管机的迎面阻力求和，计算顶管的总顶推力；通过充分考虑顶管的各种接触状态，以及影响因素，来弥补现有计算方法对顶管接触状态的考虑不足，从而提高顶管顶推力的计算准确性。

主权项：1.一种地下顶管隧道的顶推力计算方法，其特征在于，包括以下步骤；S1、获取顶管参数和地层参数；S2、基于所述顶管参数和所述地层参数，计算所述顶管的上侧土压力和两侧土压力，并利用弹性地基理论，计算所述顶管在上覆土层以及管节自重荷载作用下的管节挠度和下侧土压力，其中；所述顶管的挠度和下侧土压力计算方法，包括；在所述顶管的管节周围载荷作用下，所述顶管会产生竖向变形，根据Winkler计算模型，计算所述顶管在上覆荷载以及两侧荷载作用下的挠度，其中；所述顶管的挠曲线微分平衡方程qx为：其中，为挠度的四阶导数，即曲率变化率，px为地基反力；当所述顶管不考虑偏移时，选取边界条件，并计算所述顶管的挠度yx； 当x＝0处有单位挠度时梁的挠度曲线方程R1x为：R1x＝chρxcoxρx2；当x＝0处有单位转角时梁的挠度曲线方程R2x为：R2x＝chρxsinρx+shρxcosρx2；当x＝0处有单位弯矩时梁的挠度曲线方程R3x为：R3x＝shρxsinρx2；当x＝0处有单位剪力时梁的挠度曲线方程R4x为：R4x＝[chρxsinρx-shρxcosρx]4；其中，将顶管简化为两端铰接的简支梁，当x＝0时为左端铰接端，当x＝a为右侧铰接端，由于铰接点不产生竖向位移以及不承担弯矩的性质，因此，选取边界条件为y0,M0＝0,ya,Ma＝0，地基特征系数ε为对任意x截面求解挠度yx时，在x截面左端距端点o处距离为ε的截面，ε∈[0，x]，Q0为x＝0时为左端铰接端的剪力，M0为x＝0时为左端铰接端的弯矩，θ0为x＝0时为左端铰接端的转角变形，qεR4x[ρx-ε]dε为梁体上的均布荷载；所述顶管的下侧土压力Px为：Px＝kbyx；其中，k为顶管下侧土体地基系数，其中E为土体压缩模量，H为土体厚度；S3、界定顶管机的偏移限值，并确定所述顶管机在顶推过程中的偏移量，得到所述顶管机在偏移情况下的开挖面曲线；S4、将所述顶管机在顶推过程中的偏移量作为边界条件，代入所述S2的所述顶管的管节挠度中，得到所述顶管在偏移情况下的变形曲线；S5、基于所述顶管的管节挠度与所述顶管机在偏移情况下的开挖面曲线，判断所述顶管的管土泥接触形式；S6、根据所述顶管的管土泥接触形式，选取所述顶管的管土泥摩擦系数，计算所述顶管在顶推过程中的摩阻力；S7、对所述顶管在顶推过程中的摩阻力进行积分，计算所述顶管的总摩阻力，并对所述顶管的总摩阻力和所述顶管机的迎面阻力求和，计算所述顶管的总顶推力。

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