地铁圆弧形隧道等腰楔形环的拼装与设计——齐次变换方法

doi:10.3973/j.issn.1672-741X.2017.10.003

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隧道建设（中英文） ›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (10): 1217-1226.DOI: 10.3973/j.issn.1672-741X.2017.10.003

地铁圆弧形隧道等腰楔形环的拼装与设计——齐次变换方法

张忠桢，骆汉宾，余群舟，盛达

(华中科技大学工程管理研究所, 湖北武汉 430074)

收稿日期:2017-03-01 修回日期:2017-06-12 出版日期:2017-10-20 发布日期:2017-10-26
作者简介:张忠桢(1946—)，男，湖北武汉人，1980年毕业于华中科技大学，系统工程专业，硕士，教授，主要从事于数学建模与计算研究工作。 Email: zhangzz321@126.com。

Design and Assembly of Isosceles Wedged Rings for Circular Metro Shield Tunnel: A Homogeneous Transformation Method

ZHANG Zhongzhen, LUO Hanbin, YU Qunzhou, SHENG Da

(Institute of Engineering Management, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, Hubei, China)

Received:2017-03-01 Revised:2017-06-12 Online:2017-10-20 Published:2017-10-26

摘要/Abstract

摘要：

为提高地铁盾构隧道施工效率和管片拼装精度，提出用等腰楔形环拼装圆弧形盾构隧道的新的理论与算法。主要结论如下： 1）从理论上证明当等腰楔形环依次向相反方向旋转相同角度θ时，隧道轴线在一个平面上，隧道半径R=L/(2sin α/2· cos θ/2)，其中L是环宽，α是楔形角； 2）提出一种采用容许旋转角拼装楔形环的算法，确定整个盾构隧道上每个衬砌管片环的位置和方位； 3）根据楔形环的方位可以确定隧道上的第几环是左转弯环，第几环是右转弯环，使封顶块的位置在隧道上部，从而确定整个盾构线路所需左、右转弯环的数量。

关键词: 地铁圆弧形隧道, 管片拼装, 等腰楔形环, 容许旋转角, 齐次变换

Abstract:

A new theory and algorithm for assembling a circular metro shield tunnel segment by using isosceles wedged rings are proposed to improve the tunnel construction efficiency and segment assembling precision. Main conclusions are drawn as follows: 1) It is theoretically proved that the tunnel axis is on a plane when rings are alternately rotated about the same angle θ and the tunnel radius R=L/(2 sin α/2 cos θ/2) where L is the ring′s width and α is wedged angle. 2) An algorithm, using allowable rotation angle method, is given to compute the position and orientation of every lining ring in the whole circular shield tunnel. 3) Every isosceles wedged ring can be identified as a left bend ring or a right bend one according to its orientation where the Ksegment is on the top of the tunnel, which means that the amounts of left and right bend rings can be respectively foreknown before constructing a shield tunnel.

Key words: circular metro tunnel, segment assembly, isosceles wedged rings, allowable rotation angle, homogeneous transformation

中图分类号:

U 45

张忠桢，骆汉宾，余群舟，盛达. 地铁圆弧形隧道等腰楔形环的拼装与设计——齐次变换方法[J]. 隧道建设, 2017, 37(10): 1217-1226.

ZHANG Zhongzhen, LUO Hanbin, YU Qunzhou, SHENG Da. Design and Assembly of Isosceles Wedged Rings for Circular Metro Shield Tunnel: A Homogeneous Transformation Method[J]. Tunnel Construction, 2017, 37(10): 1217-1226.

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地铁圆弧形隧道等腰楔形环的拼装与设计——齐次变换方法

Design and Assembly of Isosceles Wedged Rings for Circular Metro Shield Tunnel: A Homogeneous Transformation Method

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