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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (S1): 271-282.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.S1.024
李子祥1, 解伟帅1, 蔡海兵1, 侯公羽2
LI Zixiang1, XIE Weishuai1, CAI Haibing1, HOU Gongyu2
摘要: 为研究在非均布荷载作用下以及考虑隧道穿越复合地层下,非线性特征的盾构隧道管片衬砌结构的内力计算问题,建立基于弹性铰环法的力学分析模型。首先,计算非均布的围岩压力,包括竖直和水平土压力及水压力,并探讨拱背非均布地层压力对结构内力计算的影响。其次,采用抗力法确定围岩土体抗力,引入弧形侧向抗力分布假定形式; 应用力法推导出管片衬砌结构在各荷载作用下的轴力、剪力和弯矩的解析解。最后,以北京地铁10号线实际工程为背景,分别使用MATLAB和ANSYS软件,计算得出管片衬砌结构内力的解析解和数值解,并对接头刚度、土体抗力系数以及上覆土层厚度核心参数进行敏感性分析。结果表明: 1)解析解与数值解的分布规律一致,验证了所建模型及推导方法的合理性。2)管片衬砌轴力在整个结构中均为压力,且从拱顶到拱底均匀递增,体现出明显的受力传递规律。3)剪力在拱顶和两腰附近处为0,仰拱处有突变。4)弯矩在拱顶和仰拱附近为正,两腰处为负。5) 接头刚度对弯矩影响最为明显; 土体抗力系数较小时对弯矩影响较大,随着系数增大会降低弯矩峰值; 上覆土层厚度主要影响最大弯矩。