(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210709768.0 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 周龙　闫治国　朱合华　朱梦琦　 (74)专利代理 机构 上海德昭知识产权代理有限 公司 31204 专利代理师 陈龙梅 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧 性评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于接缝受力特性的盾 构管片衬砌韧性评估方法： 步骤1， 根据盾构衬砌 结构的设计方案， 建立盾构衬砌三维有限元模 型； 步骤2， 结合盾构衬砌的埋深和地质条件， 确 定作用于盾构衬砌的荷载体系； 步骤3， 在有限元 模型中施加荷载体系； 步骤4， 将顶部荷载从p开 始持续增大直至达到预定条件， 此时为p+Δp1； 步骤5， 定义未超载前衬砌结构的初始性能； 步骤 6， 当地表超载值为Δp时， 将荷载 从p增大为p+Δ p； 步骤7， 重复步骤 4， 将荷载 从p+Δp增大至p+Δ p+Δp2； 步骤8， 定义超载后衬砌结构的性能； 步 骤9， 确定超载Δp作用后的钢板加固方案； 步骤 10， 重复步骤4， 将压力从p+Δp增大至p+Δp+Δ p3； 步骤11， 定义加固后的衬砌结构的性能恢复； 步骤12， 计算衬砌结构的韧性。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114996817 A 2022.09.02 CN 114996817 A 1.一种基于 接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1， 根据盾构衬砌结构的设计方案， 建立盾构衬砌三维有限元模型； 步骤2， 结合所述盾构衬砌结构的埋深和地质条件， 确定作用于所述盾构衬砌结构的荷 载体系， 所述荷载体系的参数至少包括隧道 顶部竖向土 压力； 步骤3， 在所述 三维有限元模型中施加所述荷载体系， 分析盾构衬砌结构的力学响应； 步骤4， 将所述隧道顶部竖向土压力从p开始持续增大， 分析所述盾构衬砌结构的力学 响应， 直至 达到预定条件， 此时所述隧道 顶部竖向土 压力增大至p+Δp1； 步骤5， 定义未超载 前所述盾构衬砌结构的初始性能值； 步骤6， 当地表超载值为Δp时， 在步骤3的基础上， 将所述隧道顶部竖向土压力从p增大 为p+Δp， 分析 所述盾构衬砌结构的力学响应； 步骤7， 将所述隧道顶部竖向土压力从p+Δp开始持续增大， 分析所述盾构衬砌结构的 力学响应， 直至 达到所述预定条件， 此时所述隧道 顶部竖向土 压力增大至p+Δp+Δp2； 步骤8， 定义 地表超载后所述盾构衬砌结构的性能值； 步骤9， 确定地面超载Δp作用后所述盾构衬砌的钢板加固方案， 在步骤6计算的基础 上， 在所述盾构衬砌结构的内部粘贴钢板； 步骤10， 将隧道顶部竖向土压力从p+Δp开始持续增大， 分析所述盾构衬砌结构的力学 响应， 直至满足所述预定条件， 此时所述隧道 顶部竖向土 压力增大至p+Δp+Δp3； 步骤11， 定义加固后的所述盾构衬砌结构的性能恢复值； 步骤12， 根据韧性评估 模型， 计算所述盾构衬砌结构的韧性。 2.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法， 其特征在 于： 其中， 步骤1中， 所述 三维有限元模型中包括管片与螺 栓。 3.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法， 其特征在 于： 其中， 步骤2中， 所述荷载体系的参数还包括隧道底部反力pk、 隧道顶部侧向土压力q1、 隧道底部侧向土 压力q2、 衬砌自重g、 法向地基弹簧Fn以及切向地基弹簧Fs。 4.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法， 其特征在 于： 其中， 步骤4中， 所述预定条件为所有接缝中某一接缝螺栓的应力最大值达到螺栓屈服 应力或某一接缝的张开 量最大值达 到接缝张开 量限值。 5.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法， 其特征在 于： 其中， 步骤5中， 所述初始性能值 为Q0＝100％。 6.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法， 其特征在 于： 其中， 步骤8中， 所述 地表超载后盾构衬砌结构的性能值 为Q1＝Δp2/Δp1。 7.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法， 其特征在 于： 其中， 步骤1 1中， 所述加固后盾构衬砌结构的性能恢复值 为Q2＝Δp3/Δp1。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114996817 A 28.根据权利要求1所述的基于接缝受力特性的盾构管片衬砌韧性评估方法， 其特征在 于： 其中， 步骤12中， 所述盾构衬砌结构的韧性 为： Re＝[Q1*(t2‑t1)+Q2*(t3‑t2)]/[Q0*(t3‑t1)]， 式中， t1为地表超载作用时间点， t2为加固后盾构衬砌性能恢复至Q2的时间点， t3‑t1为 进行韧性评估的时间。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114996817 A 3