1.成果名称

基于状态空间法的圆形盾构隧道内力和相对变形计算方法

2.所属领域

盾构隧道设计技术

3.行业痛点

状态空间法通过将能量对偶的物理量如内力与位移作为状态变量，使得描述结构力学行为的复杂控制方程变为简洁的矩阵形式，具有便于计算机编程，计算效率高，精度好等特点。状态空间法被广泛应用于工程领域，但在盾构隧道结构分析中的运用尚未见之报道。

盾构隧道在横向上由若干连续盾构管片辅以接头组成，接头的存在对盾构管片整体刚度造成一定的削弱。盾构管片接头性质的模拟是决定盾构隧道结构分析成败的重要影响因素。准确获得盾构隧道结构的内力和位移，是盾构隧道结构设计的首要任务。而目前的盾构隧道设计方法或基于力法，或基于位移法，这给处理盾构管片接头和与盾构管片位移相关荷载时带来了麻烦。有限元方法能够适应对盾构隧道精细化模拟的需要，但其存在耗费的计算资源多，建模时间长等缺点。为了提高盾构隧道结构计算效率，应对实际应用中灵活多变的盾构管片接头分布和荷载分布，满足盾构隧道初始设计阶段的需求，为盾构隧道结构设计提供更多的选择，有必要引入新的盾构隧道设计方法。

4.解决方案

本发明公开了一种基于状态空间法的圆形盾构隧道内力和相对变形计算方法，包括：以圆形盾构隧道的衬砌中曲线建立曲线坐标系，以衬砌中曲线的底部为坐标原点；圆形盾构隧道的受到的荷载包括主动荷载和被动荷载，A、当不考虑与衬砌位移相关的土体反力时，依次计算得到整个衬砌各个位置处的状态向量。B、当考虑与衬砌位移相关的土体反力p6(隧道两侧的土体反力)时，经过调整计算得到整个衬砌各个位置的状态向量，状态向量包括内力和位移，通过位移计算得到相对变形。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明基于状态空间法的圆形盾构隧道内力和相对变形计算方法，能够提高盾构隧道结构计算效率，能够应对实际应用中灵活多变的盾构管片接头分布和荷载分布，满足盾构隧道初始设计阶段的需求，为盾构隧道结构设计提供更多的选择，为盾构隧道设计提供重要依据。

本发明技术方案示意图

5.知识产权情况

本成果已申请并获得国内专利授权。

6.合作方式

专利许可、转让、作价投资等，具体详谈。

7.科研团队

杨仲轩，浙江大学建工学院滨海和城市岩土工程研究中心，博士，教授，博士生导师，浙江大学求是特聘教授，国家杰出青年科学基金、优秀青年基金和茅以升土力学及岩土工程青年奖获得者。

主要研究方向为：土的本构特性、宏微观力学和数值模拟、隧道、路基、桩基及近海工程。主持国家自然科学基金重点、国际合作重点等基金项目和国家重点研发计划项目。发表SCI收录论文100余篇，在Elsevier出版英文专著一本。成果获得国家科技进步二等奖1项和省部级一等奖3项。

8.联系方式

浙江大学工业技术转化研究院

成果转化项目服务中心 吴老师：0571-88982822

技术转移中心     叶老师：0571-88208236

注：所有成果技术资料来自研究团队，未经授权，请勿转载！

咨询授权请联系：0571-88982822（吴老师）