CN117540480A - 一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，涉及盾构隧道技术领域。该方法包括：获取隧道及其构件的设计数据和地质条件数据；根据隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，建立盾构隧道衬砌的数值模型；计算盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度；获取施工工况，并根据施工工况、盾构隧道衬砌的数值模型以及盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度，得到隧道衬砌结构受力变形结果。本发明除了考虑盾壳对管片的挤压作用之外，还考虑到盾尾刷荷载及注浆压力分布模式，完善了大直径盾构隧道施工期管片计算分析模型和荷载分析模式的不足，进而为相关隧道的设计和施工提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及盾构隧道技术领域，具体涉及一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法。
背景技术
当前，城市地面交通日趋拥堵，开发利用城市地下空间已成为当前热潮，大断面地下快速通道应运而生。相比于矿山法隧道，盾构法隧道由于其施工效率高，速度快，安全可靠，对环境影响小等特有优势，被工程界广泛采用，且朝着大断面、大埋深、高水压和复杂地质条件等方向不断发展。为保障盾构隧道的安全运营，目前对于运营期盾构管片力学特性的研究较为广泛，而对施工期研究较少。但在施工过程中，盾构管片受到的荷载种类繁多，模式复杂，管片在多种荷载的共同作用下容易发生开裂和破损。特别当盾构机在曲线路径进行姿态调整时，管片在常规施工荷载的基础上还需承受三维不均匀的盾尾刷荷载及盾壳挤压作用。
现有的盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法主要考虑了盾壳对管片的挤压作用，而忽略了盾尾刷对管片施加的荷载。现有方法缺乏对于盾尾刷荷载及注浆压力分布模式的关注。因此，亟需进一步完善大直径盾构隧道施工期管片计算分析模型和荷载分析模式的不足，通过考虑不同盾构姿态下管片承受的三维不均匀荷载，揭示管片的多阶段响应规律，为大直径盾构隧道的设计与施工提供建议和参考。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，除了考虑盾壳对管片的挤压作用之外，还考虑到盾尾刷荷载及注浆压力分布模式，完善了大直径盾构隧道施工期管片计算分析模型和荷载分析模式的不足。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，包括以下步骤：
S1、获取隧道及其构件的设计数据和地质条件数据；
S2、根据步骤S1中的隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，建立盾构隧道衬砌的数值模型；
S3、计算盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度；
S4、获取施工工况，并根据施工工况、步骤S2中盾构隧道衬砌的数值模型以及步骤S3中盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度，得到隧道衬砌结构受力变形结果。
进一步地，步骤S2包括以下分步骤：
S21、根据步骤S1中的隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，建立盾构隧道衬砌的管片模型；
S22、根据步骤S1中的隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，利用盾壳单元建立盾构隧道衬砌的盾构管片模型，并利用接器单元建立盾构管片模型纵向接头和环间接头的力学特性；
S23、根据步骤S1中的隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，利用非线性弹簧建立盾构隧道衬砌沿纵向变化的土弹簧刚度模型；
S24、根据分步骤S21中盾构隧道衬砌的管片模型、分步骤S22中的盾构隧道衬砌的盾构管片模型和盾构管片模型纵向接头和环间接头的力学特性、以及分步骤S23中盾构隧道衬砌沿纵向变化的土弹簧刚度模型，建立盾构隧道衬砌的数值模型。
进一步地，在步骤S21中，管片模型的范围包括在拼环、脱出环、注浆压力消散环和后续环。
进一步地，步骤S3包括以下分步骤：
S31、计算盾构姿态调整工况的千斤顶推力；
S32、计算盾构姿态调整工况的注浆压力；
S33、计算盾构姿态调整工况的水土压力；
S34、计算盾构姿态调整工况的盾尾刷压力；
S35、计算盾构姿态调整工况的弹簧刚度。
进一步地，步骤S32包括以下分步骤：
S321、计算盾构姿态调整工况的注浆压力消散系数，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况的注浆压力消散系数，/>为盾尾后的管片环序号，/>为注浆压力达到最大值处的管片环序号，/>为注浆压力的消散曲线系数，/>为注浆压力消散为0时的管片环序号；
S322、根据分步骤S321中盾构姿态调整工况的消散系数，计算盾构姿态调整工况的注浆压力，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况中位置/>处的注浆压力，/>为盾构姿态调整工况中隧道拱顶处的注浆压力最大值，/>为浆液重度，/>为注浆压力处与拱顶的高差。
进一步地，步骤S33包括以下分步骤：
S331、计算盾构姿态调整工况的水土压力恢复系数，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况的水土压力恢复系数，/>为盾构姿态调整工况的注浆压力消散系数；
S332、计算注浆压力消散完毕后的稳定水土压力；
S333、根据分步骤S331中盾构姿态调整工况的水土压力恢复系数和分步骤S332中注浆压力消散完毕后的稳定水土压力，计算盾构姿态调整工况的水土压力，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况中盾尾后任一位置管片的水土压力，/>为注浆压力消散完毕后的稳定水土压力。
进一步地，步骤S332包括以下分步骤：
S3321、计算注浆压力消散完毕后的竖向土压力，表示为：
其中：为注浆压力消散完毕后的竖向土压力，/>为衬砌顶部以上土层的序号，/>为衬砌顶部以上土层的总数，/>为衬砌顶部以上第/>个土层的容重，/>为衬砌顶部以上第/>个土层的厚度；
S3322、根据分步骤S3321中注浆压力消散完毕后的竖向土压力，计算注浆压力消散完毕后的侧向土压力，表示为：
其中：为注浆压力消散完毕后的侧向土压力，/>为注浆压力消散完毕后的侧向土压力系数；
S3323、根据分步骤S3321中注浆压力消散完毕后的竖向土压力，计算注浆压力消散完毕后的拱底反力，表示为：
其中：为注浆压力消散完毕后的拱底反力，/>为盾构管片的自重。
进一步地，步骤S34包括以下分步骤：
S341、计算隧道拱顶处盾尾刷压缩量，表示为：
其中：为隧道拱顶处第/>道盾尾刷压缩量，/>为盾尾刷的编号，/>为盾构机长度，为每道盾尾刷间隙，/>为盾构姿态调整工况的姿态调整角度，/>为盾尾刷初始压缩量；
S342、计算隧道拱底处盾尾刷压缩量，表示为：
其中：为隧道拱底处第/>道盾尾刷压缩量；
S343、根据分步骤S341中的隧道拱顶处盾尾刷压缩量和分步骤S342中的隧道拱底处盾尾刷压缩量，计算盾构姿态调整工况的线性变化斜率，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况的线性变化斜率，/>为隧道半径；
S344、根据分步骤S343中盾构姿态调整工况的线性变化斜率，计算隧道分界点处的盾尾刷压缩量；
S345、根据分步骤S344中隧道分界点处的盾尾刷压缩量，利用盾尾刷三阶段刚度模型，确定隧道分界点处的盾尾刷压力；
S346、计算盾构姿态调整工况的三阶段线性变化斜率；
S347、根据分步骤S345中隧道分界点处的盾尾刷压力和分步骤S346中盾构姿态调整工况的三阶段线性变化斜率，计算盾构姿态调整工况的盾尾刷压力。
进一步地，步骤S4包括以下分步骤：
S41、获取施工工况，并根据施工工况确定数值模型边界条件；
S42、将步骤S3中盾构姿态调整工况的荷载输入至步骤S2中盾构隧道衬砌的数值模型，并利用分步骤S41中的数值模型边界条件和步骤S3中盾构姿态调整工况的弹簧刚度，对步骤S2中盾构隧道衬砌的数值模型设置边界条件和弹簧刚度，利用荷载结构法得到隧道衬砌结构受力变形结果。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明在建立盾构隧道衬砌的数值模型时，除了考虑盾壳对管片的挤压作用之外，还考虑到盾尾刷荷载及注浆压力分布模式，完善了大直径盾构隧道施工期管片计算分析模型的不足；
（2）本发明计算盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度时，除了计算盾壳对管片的挤压作用之外，还计算了盾尾刷压力及注浆压力，完善了大直径盾构隧道施工期管片荷载分析模式的不足。
附图说明
图1为一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法流程示意图；
图2为盾构隧道衬砌的数值模型示意图；
图3为盾构隧道衬砌的数值模型的非线性弹簧设置示意图；
图4为盾构隧道衬砌的数值模型的荷载及边界设置示意图；
图5为盾构隧道土压力分布模式示意图；
图6为盾构姿态调整时各部件位置示意图；
图7为管片盾尾刷压缩量沿高度方向分布情况示意图；
图8为盾尾刷三阶段刚度模型示意图；
图9为管片盾尾刷压力沿高度方向分布情况简化示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，包括步骤S1-S4，具体如下：
S1、获取隧道及其构件的设计数据和地质条件数据。
在本发明的一个可选实施例中，本发明获取隧道及其构件的设计数据和地质条件数据。
隧道及其构件的设计数据包括：隧道顶部埋深；隧道内外径；盾构机长度；管片厚度、幅宽、混凝土弹性模量、接头抗弯和抗剪参数；千斤顶推力荷载；注浆浆液重度；同步注浆压力；注浆压力消散范围；盾构机的掘进速度；浆液压力达到最大值所需的时间；盾构机盾尾间隙；盾尾刷初始压缩量；盾尾刷数量、尺寸和中心间距；盾尾刷刚度模型参数；盾构姿态调整参数。
地质条件数据包括：各分层土体的厚度、重度以及侧压力系数；注浆压力消散完毕后的土弹簧刚度。
S2、根据步骤S1中的隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，建立盾构隧道衬砌的数值模型。
在本发明的一个可选实施例中，本发明根据隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，建立盾构隧道衬砌的数值模型。
如图2所示，本发明提供了盾构隧道衬砌的数值模型示意图。如图3所示，本发明提供了盾构隧道衬砌的数值模型的非线性弹簧设置示意图。如图4所示，本发明提供了盾构隧道衬砌的数值模型的荷载及边界设置示意图。
步骤S2包括以下分步骤：
S21、根据步骤S1中的隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，建立盾构隧道衬砌的管片模型。
管片模型的范围包括在拼环、脱出环、注浆压力消散环和后续环。
S22、根据步骤S1中的隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，利用盾壳单元建立盾构隧道衬砌的盾构管片模型，并利用接器单元建立盾构管片模型纵向接头和环间接头的力学特性。
S23、根据步骤S1中的隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，利用非线性弹簧建立盾构隧道衬砌沿纵向变化的土弹簧刚度模型。
S24、根据分步骤S21中盾构隧道衬砌的管片模型、分步骤S22中的盾构隧道衬砌的盾构管片模型和盾构管片模型纵向接头和环间接头的力学特性、以及分步骤S23中盾构隧道衬砌沿纵向变化的土弹簧刚度模型，建立盾构隧道衬砌的数值模型。
S3、计算盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度。
在本发明的一个可选实施例中，本发明计算盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度。盾构姿态调整工况的荷载包括盾构姿态调整工况的千斤顶推力、盾构姿态调整工况的注浆压力、盾构姿态调整工况的水土压力和盾构姿态调整工况的盾尾刷压力。
步骤S3包括以下分步骤：
S31、计算盾构姿态调整工况的千斤顶推力。
具体地，本发明根据输入的盾构姿态调整工况的千斤顶推力参数直接获取盾构姿态调整工况的千斤顶推力。盾构姿态调整工况的千斤顶推力沿隧道纵向施加于在拼环前端。
S32、计算盾构姿态调整工况的注浆压力。
步骤S32包括以下分步骤：
S321、计算盾构姿态调整工况的注浆压力消散系数，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况的注浆压力消散系数，/>为盾尾后的管片环序号，/>为注浆压力达到最大值处的管片环序号，/>为注浆压力的消散曲线系数，用于决定注浆压力消散曲线的斜率与形状，取值为0.2，/>为注浆压力消散为0时的管片环序号。
本发明计算注浆压力达到最大值处的管片环序号，表示为：
其中：为注浆压力达到最大值处的管片环序号，/>为盾构机的掘进速度，/>为浆液压力达到最大值所需的时间，/>为管片的幅宽。
本发明计算注浆压力消散为0时的管片环序号，表示为：
其中：为注浆压力消散为0时的管片环序号，/>为浆液压力消散所需的时间。
S322、根据分步骤S321中盾构姿态调整工况的消散系数，计算盾构姿态调整工况的注浆压力，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况中位置/>处的注浆压力，/>为盾构姿态调整工况中隧道拱顶处的注浆压力最大值，/>为浆液重度，/>为注浆压力处与拱顶的高差。
S33、计算盾构姿态调整工况的水土压力。
步骤S33包括以下分步骤：
S331、计算盾构姿态调整工况的水土压力恢复系数，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况的水土压力恢复系数，/>为盾构姿态调整工况的注浆压力消散系数。
S332、计算注浆压力消散完毕后的稳定水土压力。
注浆压力消散完毕后的稳定水土压力包括注浆压力消散完毕后的竖向土压力、注浆压力消散完毕后的侧向土压力和注浆压力消散完毕后的拱底反力。
步骤S332包括以下分步骤：
S3321、计算注浆压力消散完毕后的竖向土压力，表示为：
其中：为注浆压力消散完毕后的竖向土压力，/>为衬砌顶部以上土层的序号，/>为衬砌顶部以上土层的总数，/>为衬砌顶部以上第/>个土层的容重，/>为衬砌顶部以上第/>个土层的厚度。
如图5所示，注浆压力消散完毕后的竖向土压力为图5中的。
S3322、根据分步骤S3321中注浆压力消散完毕后的竖向土压力，计算注浆压力消散完毕后的侧向土压力，表示为：
其中：为注浆压力消散完毕后的侧向土压力，/>为注浆压力消散完毕后的侧向土压力系数。
如图5所示，注浆压力消散完毕后的侧向土压力为图5中的和/>。
S3323、根据分步骤S3321中注浆压力消散完毕后的竖向土压力，计算注浆压力消散完毕后的拱底反力，表示为：
其中：为注浆压力消散完毕后的拱底反力，/>为盾构管片的自重。
本发明计算盾构管片的自重，表示为：
其中：为衬砌钢筋混凝土重度，采用25kN/m3，/>为衬砌管片厚度。
如图5所示，注浆压力消散完毕后的拱底反力为图5中的。
S333、根据分步骤S331中盾构姿态调整工况的水土压力恢复系数和分步骤S332中注浆压力消散完毕后的稳定水土压力，计算盾构姿态调整工况的水土压力，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况中盾尾后任一位置管片的水土压力，/>为注浆压力消散完毕后的稳定水土压力。
S34、计算盾构姿态调整工况的盾尾刷压力。
步骤S34包括以下分步骤：
S341、计算隧道拱顶处盾尾刷压缩量，表示为：
其中：为隧道拱顶处第/>道盾尾刷压缩量，/>为盾尾刷的编号，/>为盾构机长度，为每道盾尾刷间隙，/>为盾构姿态调整工况的姿态调整角度，/>为盾尾刷初始压缩量。
如图6所示，本发明提供了盾构姿态调整时各部件位置示意图，根据图6可获取上述计算隧道拱顶处盾尾刷压缩量的方法。
S342、计算隧道拱底处盾尾刷压缩量，表示为：
其中：为隧道拱底处第/>道盾尾刷压缩量。
S343、根据分步骤S341中的隧道拱顶处盾尾刷压缩量和分步骤S342中的隧道拱底处盾尾刷压缩量，计算盾构姿态调整工况的线性变化斜率，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况的线性变化斜率，/>为隧道半径。
如图7所示，本发明提供了管片盾尾刷压缩量沿高度方向分布情况示意图，根据图7可获取上述计算盾构姿态调整工况的线性变化斜率的方法。
S344、根据分步骤S343中盾构姿态调整工况的线性变化斜率，计算隧道分界点处的盾尾刷压缩量。
S345、根据分步骤S344中隧道分界点处的盾尾刷压缩量，利用盾尾刷三阶段刚度模型，确定隧道分界点处的盾尾刷压力。
如图8所示，本发明提供了盾尾刷三阶段刚度模型示意图。本发明根据隧道分界点处的盾尾刷压缩量，利用图8中的三阶段刚度模型确定隧道分界点处的盾尾刷压力。
如图9所示，本发明确定的隧道分界点处的盾尾刷压力在高度方向上呈三阶段分布。隧道分界点处的盾尾刷压力包括拱底处的盾尾刷压力、隧道圆心高度处的盾尾刷压力、45°方向处的盾尾刷压力以及拱顶处的盾尾刷压力。
S346、计算盾构姿态调整工况的三阶段线性变化斜率。
本发明计算盾构姿态调整工况的第一阶段线性变化斜率，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况的第一阶段线性变化斜率，/>为隧道圆心高度处的盾尾刷压力，/>为拱底处的盾尾刷压力。
本发明计算盾构姿态调整工况的第一阶段线性变化斜率，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况的第一阶段线性变化斜率，/>为45°方向处的盾尾刷压力。
本发明计算盾构姿态调整工况的第一阶段线性变化斜率，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况的第一阶段线性变化斜率，/>为拱顶处的盾尾刷压力。
S347、根据分步骤S345中隧道分界点处的盾尾刷压力和分步骤S346中盾构姿态调整工况的三阶段线性变化斜率，计算盾构姿态调整工况的盾尾刷压力。
本发明计算盾构姿态调整工况的盾尾刷压力，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况的盾尾刷压力，/>为隧道高度的位置坐标，隧道中心为原点。
S35、计算盾构姿态调整工况的弹簧刚度。
S4、获取施工工况，并根据施工工况、步骤S2中盾构隧道衬砌的数值模型以及步骤S3中盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度，得到隧道衬砌结构受力变形结果。
在本发明的一个可选实施例中，本发明获取施工工况，并根据施工工况、盾构隧道衬砌的数值模型以及盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度，得到隧道衬砌结构受力变形结果。
步骤S4包括以下分步骤：
S41、获取施工工况，并根据施工工况确定数值模型边界条件。
S42、将步骤S3中盾构姿态调整工况的荷载输入至步骤S2中盾构隧道衬砌的数值模型，并利用分步骤S41中的数值模型边界条件和步骤S3中盾构姿态调整工况的弹簧刚度，对步骤S2中盾构隧道衬砌的数值模型设置边界条件和弹簧刚度，利用荷载结构法得到隧道衬砌结构受力变形结果。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取隧道及其构件的设计数据和地质条件数据；
S2、根据步骤S1中的隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，建立盾构隧道衬砌的数值模型；
S3、计算盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度；
S4、获取施工工况，并根据施工工况、步骤S2中盾构隧道衬砌的数值模型以及步骤S3中盾构姿态调整工况的荷载和弹簧刚度，得到隧道衬砌结构受力变形结果。
2.根据权利要求1所述的一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，其特征在于，步骤S2包括以下分步骤：
S21、根据步骤S1中的隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，建立盾构隧道衬砌的管片模型；
S22、根据步骤S1中的隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，利用盾壳单元建立盾构隧道衬砌的盾构管片模型，并利用接器单元建立盾构管片模型纵向接头和环间接头的力学特性；
S23、根据步骤S1中的隧道及其构件的设计数据和地质条件数据，利用非线性弹簧建立盾构隧道衬砌沿纵向变化的土弹簧刚度模型；
S24、根据分步骤S21中盾构隧道衬砌的管片模型、分步骤S22中的盾构隧道衬砌的盾构管片模型和盾构管片模型纵向接头和环间接头的力学特性、以及分步骤S23中盾构隧道衬砌沿纵向变化的土弹簧刚度模型，建立盾构隧道衬砌的数值模型。
3.根据权利要求2所述的一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，其特征在于，在步骤S21中，管片模型的范围包括在拼环、脱出环、注浆压力消散环和后续环。
4.根据权利要求1所述的一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，其特征在于，步骤S3包括以下分步骤：
S31、计算盾构姿态调整工况的千斤顶推力；
S32、计算盾构姿态调整工况的注浆压力；
S33、计算盾构姿态调整工况的水土压力；
S34、计算盾构姿态调整工况的盾尾刷压力；
S35、计算盾构姿态调整工况的弹簧刚度。
5.根据权利要求4所述的一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，其特征在于，步骤S32包括以下分步骤：
S321、计算盾构姿态调整工况的注浆压力消散系数，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况的注浆压力消散系数，/>为盾尾后的管片环序号，/>为注浆压力达到最大值处的管片环序号，/>为注浆压力的消散曲线系数，/>为注浆压力消散为0时的管片环序号；
S322、根据分步骤S321中盾构姿态调整工况的消散系数，计算盾构姿态调整工况的注浆压力，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况中位置/>处的注浆压力，/>为盾构姿态调整工况中隧道拱顶处的注浆压力最大值，/>为浆液重度，/>为注浆压力处与拱顶的高差。
6.根据权利要求4所述的一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，其特征在于，步骤S33包括以下分步骤：
S331、计算盾构姿态调整工况的水土压力恢复系数，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况的水土压力恢复系数，/>为盾构姿态调整工况的注浆压力消散系数；
S332、计算注浆压力消散完毕后的稳定水土压力；
S333、根据分步骤S331中盾构姿态调整工况的水土压力恢复系数和分步骤S332中注浆压力消散完毕后的稳定水土压力，计算盾构姿态调整工况的水土压力，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况中盾尾后任一位置管片的水土压力，/>为注浆压力消散完毕后的稳定水土压力。
7.根据权利要求6所述的一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，其特征在于，步骤S332包括以下分步骤：
S3321、计算注浆压力消散完毕后的竖向土压力，表示为：
其中：为注浆压力消散完毕后的竖向土压力，/>为衬砌顶部以上土层的序号，/>为衬砌顶部以上土层的总数，/>为衬砌顶部以上第/>个土层的容重，/>为衬砌顶部以上第/>个土层的厚度；
S3322、根据分步骤S3321中注浆压力消散完毕后的竖向土压力，计算注浆压力消散完毕后的侧向土压力，表示为：
其中：为注浆压力消散完毕后的侧向土压力，/>为注浆压力消散完毕后的侧向土压力系数；
S3323、根据分步骤S3321中注浆压力消散完毕后的竖向土压力，计算注浆压力消散完毕后的拱底反力，表示为：
其中：为注浆压力消散完毕后的拱底反力，/>为盾构管片的自重。
8.根据权利要求4所述的一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，其特征在于，步骤S34包括以下分步骤：
S341、计算隧道拱顶处盾尾刷压缩量，表示为：
其中：为隧道拱顶处第/>道盾尾刷压缩量，/>为盾尾刷的编号，/>为盾构机长度，/>为每道盾尾刷间隙，/>为盾构姿态调整工况的姿态调整角度，/>为盾尾刷初始压缩量；
S342、计算隧道拱底处盾尾刷压缩量，表示为：
其中：为隧道拱底处第/>道盾尾刷压缩量；
S343、根据分步骤S341中的隧道拱顶处盾尾刷压缩量和分步骤S342中的隧道拱底处盾尾刷压缩量，计算盾构姿态调整工况的线性变化斜率，表示为：
其中：为盾构姿态调整工况的线性变化斜率，/>为隧道半径；
S344、根据分步骤S343中盾构姿态调整工况的线性变化斜率，计算隧道分界点处的盾尾刷压缩量；
S345、根据分步骤S344中隧道分界点处的盾尾刷压缩量，利用盾尾刷三阶段刚度模型，确定隧道分界点处的盾尾刷压力；
S346、计算盾构姿态调整工况的三阶段线性变化斜率；
S347、根据分步骤S345中隧道分界点处的盾尾刷压力和分步骤S346中盾构姿态调整工况的三阶段线性变化斜率，计算盾构姿态调整工况的盾尾刷压力。
9.根据权利要求1所述的一种盾构姿态调整下隧道衬砌结构受力变形计算方法，其特征在于，步骤S4包括以下分步骤：
S41、获取施工工况，并根据施工工况确定数值模型边界条件；
S42、将步骤S3中盾构姿态调整工况的荷载输入至步骤S2中盾构隧道衬砌的数值模型，并利用分步骤S41中的数值模型边界条件和步骤S3中盾构姿态调整工况的弹簧刚度，对步骤S2中盾构隧道衬砌的数值模型设置边界条件和弹簧刚度，利用荷载结构法得到隧道衬砌结构受力变形结果。
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