摘要:
为解决钢顶管顶进力计算中因忽略管道水平变形效应引起的侧摩阻力而导致预测精度不足的难题,在管土全接触模型基础上,结合Spangler埋地柔性管道水平变形理论,基于管土协调表面接触以及土拱效应,提出柔性管道顶管土压力重分布模式,利用弹性中心法求解管道水平方向变形量以及土压力,从而构建考虑钢管环向变形效应的管周土压力模型。在此基础上,考虑环空泥浆的支撑和减阻作用,提出顶管侧摩阻力计算新方法,结合现有迎面阻力模型,最终建立钢管水平变形效应下的顶进力计算理论,并通过工程案例进行验证,同时作参数化分析。结果表明: 1)钢管环向变形计算需同时考虑管周土压力和管道净浮力的共同作用,管侧水平土压力采用单侧水平变形量乘以土体反力系数计算,案例中钢顶管水平变形量达到管径的8‰,最大水平附加土压力达到125.26 kN/m2,不容忽视。2)顶进力实测值基本介于顶进力计算公式预测值的上下限之间,公式下限预测值平均误差为-19.3%,最小误差为-0.2%,优于规范公式,验证了模型的可行性,且大埋深、薄壁钢管以及软弱地层条件下变形效应对顶进力影响更显著;同时,考虑管道水平变形效应的管侧土压力明显大于刚性管道计算公式中基于主动土压力的计算值,且更加符合实际工程的受力情况。
杨市翀, 张鹏, 李凯琦, 郭井然. 考虑管道水平变形效应的直线钢顶管顶进力计算模型[J]. 隧道建设, 2026, 46(5): 1016-1027.
YANG Shichong, ZHANG Peng, LI Kaiqi, GUO Jingran. Calculation Model for Jacking Force of Straight Steel Pipe Jacking Considering Lateral Deformation Effect[J]. Tunnel Construction, 2026, 46(5): 1016-1027.