CN110043281B - 适用于任意转弯曲线的矩形盾构管片组合结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于任意转弯曲线的矩形盾构管片组合结构，包括矩形盾构隧道管片，所述矩形盾构隧道管片整体为上下、左右对称结构，隧道环与隧道环之间通过纵向螺栓连接，纵向螺栓孔呈上下、左右对称状，所述矩形盾构隧道管片的环面设置分别两个方向的楔形量，对应为管片A和管片B，其中管片A的楔形量设置使得管片A左右大小不一，管片B的楔形量设置使得管片B上下大小不一，本发明通过纵向螺栓孔上下、左右对称，姿态1、姿态2、姿态3、姿态4下的整环管片两两之间可以进行拼装对接，因此，可以通过两套管片结构形式的4种姿态进行管片排版组合，拟合既有的平纵曲线，且管片结构只有两种，最大程度减小了管片钢模的种类。

Description

适用于任意转弯曲线的矩形盾构管片组合结构及方法

技术领域

本发明涉及矩形盾构管片技术领域，尤其涉及一种适用于任意转弯曲线的矩形盾构管片组合结构及方法。

背景技术

随着科学技术的发展，矩形盾构隧道工法得到了一定的研究和应用。

矩形盾构隧道能够充分利用结构断面，有效减少隧道埋深及造价。目前常规的圆形盾构隧道可通过较为成熟的通用管片设计形式实现曲线线路的拟合，然而矩形盾构隧道如何实现任意曲线线路的拟合尚没有详细的研究。盾构隧道的一大优势在于可以灵活地实现曲线线路。现有的少数几个矩形盾构工程案例线路均为直线。

因此，发明一种适用于任意转弯曲线的矩形盾构管片组合结构及方法对于矩形盾构隧道的推广应用尤为重要。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于最大程度减小了管片钢模的种类。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种适用于任意转弯曲线的矩形盾构管片组合结构，包括矩形盾构隧道管片，所述矩形盾构隧道管片整体为上下、左右对称结构，隧道环与隧道环之间通过纵向螺栓连接，纵向螺栓孔呈上下、左右对称状，所述矩形盾构隧道管片的环面设置分别两个方向的楔形量，对应为管片A和管片B，其中管片A的楔形量设置使得管片A左右大小不一，管片B的楔形量设置使得管片B上下大小不一，管片A整体旋转180°得到姿态1和姿态2，管片B整体旋转180°得到姿态3和姿态4。

一种适用于任意转弯曲线的矩形盾构管片组合方法，包括以下步骤：

S1、设计给出平面和竖向曲线，可以根据此得到对应三维空间的曲线，计算起点的三维方向矢量，为第一环管片的放置做准备；

S2、第一环管片选择姿态1，根据上面计算的方向矢量放置，即管片前后两个面的中心连线和上述方向矢量重合；

S3、管片沿着隧道的纵向都布置多个纵向螺栓孔，前后两环管片的所有纵向螺栓孔对其进行拼装；

S4、计算上述4种姿态下管片拼装完后的位置与设计平、竖曲线的偏差，△Xi是平曲线的偏差，△Yi是竖曲线的偏差，计算i取1-4；

S5、从△L1、△L2、△L3、△L4中选择最小的值，比如△L3最小，代表姿态3对应的位置与设计线的偏差最小，因此第二环管片选用姿态3；

S6、从第三环开始重复上述过程，从1-4中姿态中挑选偏差最小的，周而复始对于隧道每一环从1-4姿态中选择一个最优的。

本发明的有益效果：

本发明由于采用上述结构设计及方法，通过纵向螺栓孔上下、左右对称，姿态1、姿态2、姿态3、姿态4下的整环管片两两之间可以进行拼装对接，因此，可以通过两套管片结构形式的4种姿态进行管片排版组合，拟合既有的平纵曲线，且管片结构只有两种，最大程度减小了管片钢模的种类。

附图说明

图1为本发明矩形盾构管片组合方法的流程示意图；

图2为本发明矩形盾构整体横断面示意图；

图3为本发明管片A姿态1的示意图；

图4为本发明管片A姿态2的示意图；

图5为本发明管片B姿态3的示意图；

图6为本发明管片A姿态4的示意图。

图中：1矩形盾构隧道管片、2纵向螺栓孔。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

实施例：

如图1-图6所示，一种适用于任意转弯曲线的矩形盾构管片组合结构，包括矩形盾构隧道管片，所述矩形盾构隧道管片整体为上下、左右对称结构，隧道环与隧道环之间通过纵向螺栓连接，所述纵向螺栓孔呈上下、左右对称状，所述矩形盾构隧道管片的环面设置分别两个方向的楔形量，对应为管片A和管片B，其中管片A的楔形量设置使得管片A左右大小不一，管片B的楔形量设置使得管片B上下大小不一，管片A整体旋转180°得到姿态1和姿态2，管片A左小右大是姿态1，管片A左大右小是姿态2；管片B整体旋转180°得到姿态3和姿态4，管片B上小下大是姿态3，管片B上大下小是姿态4，由于纵向螺栓孔上下、左右对称，姿态1、姿态2、姿态3、姿态4下的整环管片两两之间可以进行拼装对接。因此，可以通过两套管片结构形式的4种姿态进行管片排版组合，拟合既有的平纵曲线。

本发明还提供了一种适用于任意转弯曲线的矩形盾构管片组合方法，包括以下步骤：

S1、设计给出平面和竖向曲线，可以根据此得到对应三维空间的曲线，计算起点的三维方向矢量，为第一环管片的放置做准备；

S2、第一环管片选择姿态1，根据上面计算的方向矢量放置，即管片前后两个面的中心连线和上述方向矢量重合；

S3、管片沿着隧道的纵向都布置多个纵向螺栓孔，前后两环管片的所有纵向螺栓孔对其进行拼装，三个点可以确定一个面，所以实际只是从中挑选3个纵向螺栓孔作为定位点(这3个点可以任意挑选，对结果影响不大)，安装下一环管片，遍历姿态1,2,3,4，即这4种姿态都尝试拼装；

S4、计算上述4种姿态下管片拼装完后的位置与设计平、竖曲线的偏差，△Xi是平曲线的偏差，△Yi是竖曲线的偏差，计算i取1-4；

S5、从△L1、△L2、△L3、△L4中选择最小的值，比如△L3最小，代表姿态3对应的位置与设计线的偏差最小，因此第二环管片选用姿态3；

S6、从第三环开始重复上述过程，从1-4中姿态中挑选偏差最小的，周而复始对于隧道每一环从1-4姿态中选择一个最优的。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种适用于任意转弯曲线的矩形盾构管片组合结构，包括矩形盾构隧道管片，其特征在于：所述矩形盾构隧道管片整体为上下、左右对称结构，隧道环与隧道环之间通过纵向螺栓连接，纵向螺栓孔呈上下、左右对称状，所述矩形盾构隧道管片的环面设置分别两个方向的楔形量，对应为管片A和管片B，其中管片A的楔形量设置使得管片A左右大小不一，管片B的楔形量设置使得管片B上下大小不一，管片A整体旋转180°得到姿态1和姿态2，管片B整体旋转180°得到姿态3和姿态4。

2.一种如权利要求1所述的适用于任意转弯曲线的矩形盾构管片组合结构的组合方法，包括以下步骤：

S1、设计给出平面和竖向曲线，根据此得到对应三维空间的曲线，计算起点的三维方向矢量，为第一环管片的放置做准备；

S2、第一环管片选择姿态1，根据上面计算的方向矢量放置，即管片前后两个面的中心连线和上述方向矢量重合；

S3、管片沿着隧道的纵向都布置多个纵向螺栓孔，前后两环管片的所有纵向螺栓孔对其进行拼装；

S4、计算上述4种姿态下管片拼装完后的位置与设计平、竖曲线的偏差，△Xi是平曲线的偏差，△Yi是竖曲线的偏差，计算i取1-4；

S5、从△L1、△L2、△L3、△L4中选择最小的值，比如△L3最小，代表姿态3对应的位置与设计线的偏差最小，因此第二环管片选用姿态3；

S6、从第三环开始重复上述过程，从1-4中姿态中挑选偏差最小的，周而复始对于隧道每一环从1-4姿态中选择一个最优的。