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龍圖騰網獲悉浙大城市學院申請的專利一種朝上盾構法施工中特殊段管片結構的內力計算方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN114810086B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202210442416.3，技術領域涉及：E21D3/00；該發明授權一種朝上盾構法施工中特殊段管片結構的內力計算方法是由魏新江;魯梁梁;王霄;閆自海;丁智;嚴佳佳設計研發完成，并于2022-04-25向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種朝上盾構法施工中特殊段管片結構的內力計算方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種朝上盾構法施工中特殊段管片結構的內力計算方法，所述方法確定特殊段管片結構的豎向荷載和側向荷載；基于特殊段管片環結構為二次超靜定結構，建立彈性中心處的位移協調方程，采用彈性中心法對特殊段管片環的內力進行分析；將特殊段管片環結構的開口處管片近似為曲形薄板，分析特殊段管片結構的受力情況，對側向荷載的內力計算進行修正；計算特殊段管片結構在豎向荷載作用下的內力；將側向荷載和豎向荷載作用下的管片環內力進行疊加，即可得到最終特殊段管片的內力。本發明提出的計算方法簡單，適用性較強，考慮了朝上盾構法施工引起的特殊荷載及施工開口影響。

本發明授權一種朝上盾構法施工中特殊段管片結構的內力計算方法在權利要求書中公布了：1.一種朝上盾構法施工中特殊段管片結構的內力計算方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟： 步驟1：確定特殊段管片結構的豎向荷載和側向荷載；特殊段管片結構的豎向荷載包括自重g及其對應的第一地基反力pg、豎向水土壓力q1及其對應的第二地基反力p1、豎向開挖引起的土體卸載q2及其對應的第三地基反力p2、頂升反力P及其對應的第四地基反力pp； 步驟2：基于特殊段管片環結構為二次超靜定結構，建立彈性中心處的位移協調方程，采用彈性中心法對特殊段管片環的內力進行分析； 步驟3：將特殊段管片環結構的開口處管片近似為曲形薄板，分析特殊段管片結構的受力情況，計算三角分布側向水土壓力、均布側向水土壓力和地層抗力，對側向荷載的內力計算進行修正； 其中，三角分布側向水土壓力q3的計算過程具體為： 首先，針對三角分布側向水土壓力引起環開口點的軸力進行計算；完整圓環在三角分布側向水土壓力作用下軸力計算公式為： 式中：Nq3t為完整圓環在三角分布側向水土壓力作用下的軸力；q3為三角分布側向水土壓力；Rc為水平盾構隧道的計算半徑； 引入開口管片軸力修正系數λ，其值為開口內徑與曲形薄板弧長s的比值；引入開口管片軸力修正系數λ后開口引起軸力損失值Nq3c按下式計算： 式中：Nq3c為三角分布側向水土壓力作用下引入開口管片軸力修正系數λ后因開口損失的軸力； 故環開口點考慮開口影響后由三角分布側向水土壓力引起軸力按以下公式計算： Nq3＝Nq3t-Nq3c 式中：Nq3為考慮開口影響后由三角分布側向水土壓力引起環開口點的軸力； 其余點在三角分布側向水土壓力作用下軸力計算公式為： 式中：N'q3為考慮開口影響后由三角分布側向水土壓力引起其余點的軸力； 當0≤θ≤π時，引入開口管片彎矩影響系數μ后，在三角分布側向水土壓力作用下開口管片環的彎矩計算公式為： 式中：Mq3為考慮開口影響后由三角分布側向水土壓力引起開口管片環的彎矩； 其中，均布側向水土壓力q4的計算過程具體為： 首先，針對均布側向水土壓力引起環開口點的軸力進行計算；完整圓環在均布側向水土壓力作用下軸力計算公式為： Nq4t＝q4Rccos2θ 式中：Nq4t為完整圓環在均布側向水土壓力作用下的軸力；q4為均布側向水土壓力； 軸力的損失為： 式中：Nq4c為在均布側向水土壓力作用下因開口損失的軸力； 故環開口點考慮開口影響后由均布側向水土壓力引起的軸力按以下公式計算： Nq4＝Nq4t-Nq4c 式中：Nq4為考慮開口影響后由均布側向水土壓力引起A2點的軸力； 而其余點引入開口管片軸力修正系數λ后，在均布側向水土壓力作用下開口管片環的軸力計算公式為： N'q4＝λq3Rccos2θ 式中：N'q4為考慮開口影響后由均布側向水土壓力引起其余點的軸力； 當0≤θ≤π時，引入開口管片彎矩影響系數μ后，在均布側向水土壓力作用下彎矩計算公式為： 式中：Mq4為考慮開口影響后由均布側向水土壓力引起開口管片環的彎矩； 地層抗力qr的計算過程具體為： 根據修正慣用法中對管片環水平直徑點處水平方向位移的計算，同時結合荷載系統，朝上盾構法施工中特殊段管片環水平直徑點處水平方向位移計算公式為： 式中：p1、p2、pp分別為豎向水土壓力對應的地基反力、豎向開挖引起土體卸載對應的地基反力、頂升反力對應的地基反力；g為水平盾構管片自重；k為地層彈性基床系數；η是彎矩調整系數；EI為單位寬度的抗彎剛度；δ管片環水平直徑點的水平方向位移； 針對地層抗力引起環開口點的軸力進行計算；完整圓環在地層抗力作用下軸力計算公式為： Nqrt＝0.3536cosθkδRc 式中：Nqrt為完整圓環在地層抗力作用下的軸力； 軸力的損失： 式中：Nqrc為在地層抗力作用下因開口損失的軸力； 故A2點考慮開口影響后由地層抗力引起的軸力可按以下公式計算： Nqr＝Nqrt-Nqrc 式中：Nqr為考慮開口影響后由地層抗力引起環開口點的軸力； 當π12θπ4時，其余點引入開口管片軸力修正系數λ后，由地層抗力引起的軸力計算公式為： N'qr＝0.3536λcosθkδRc 式中：N'qr為考慮開口影響后由地層抗力引起其余點的軸力； 當π4≤θ≤π2時，引入開口管片軸力修正系數λ后，由地層抗力引起的軸力計算公式為： N'qr＝-0.7071cosθ+cos2θ+0.7071sin2θcosθλkδRc 當0≤θπ4時，引入開口管片彎矩影響系數μ后，由地層抗力引起的彎矩計算公式為： Mqr＝1+μ0.2346-0.3536cosθkδRc 2 式中：Mqr為考慮開口影響后由地層抗力引起開口管片環的彎矩； 當π4≤θ≤π2時，引入開口管片彎矩影響系數μ后，由地層抗力引起的彎矩計算公式為： Mqr＝1+μ-0.3487+0.5sin2θ+0.2357cos3θkδRc 2 步驟4：計算特殊段管片結構在豎向荷載作用下的內力；所述豎向荷載包括豎向開挖土體卸載及地基反力、頂升反力及地基反力； 所述步驟4具體為： 環開口點和拱底處點的軸力和彎矩計算公式如下： NPA＝0.00467PRc MPA＝0.00232PRc 2 NPB＝0 MPB＝0.05531PRc 2 式中：NPA、MPA、NPB、MPB分別為在頂升反力及地基反力作用下環開口點和拱底處點的軸力和彎矩； 豎向荷載引起其余點的軸力Ng、Nq1、Nq2、NP為： Nq1＝q1Rcsin2θ Nq2＝-q2Rcsin2θ NP＝-PRcsin2θ 式中：Ng、Nq1、Nq2分別為自重及地基反力、豎向水土壓力及地基反力、豎向開挖土體卸載及地基反力引起的軸力；NP為頂升反力及地基反力引起其余點的軸力；P為頂升反力； 此外，豎向荷載引起其余點的彎矩Mg、Mq1、Mq2、MP為： 式中：Mg、Mq1、Mq2分別為自重及地基反力、豎向水土壓力及地基反力、豎向開挖土體卸載及地基反力引起的彎矩；MP為頂升反力及地基反力引起其余的彎矩； 步驟5：將側向荷載和豎向荷載作用下的管片環內力進行疊加，即可得到最終特殊段管片的內力。

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