個拱腰圓弧段30所對應的圓310內切連接。即，拱底圓弧 段10分別與兩個拱腰圓弧段30內切連接，拱頂圓弧段20分別與兩個拱腰圓弧段30內切連 接。優選地，拱底圓弧段10的半徑Ri為1000 Omm~20000mm，拱頂圓弧段20的半徑R 2為1000 Omm ~20000mm，拱腰圓弧段30的半徑R3為2500mm~3000mm。
[0027] 參閱圖4所示，圖4是本發明適用于類矩形盾構隧道的管片結構的第三種斷面形式 的原理圖。拱底圓弧段10的半徑為心，拱頂圓弧段20的半徑為1? 2，兩個拱腰圓弧段30的半徑 均為R3,在該實施例中，拱底圓弧段10的半徑心小于拱頂圓弧段20的半徑R 2。拱底圓弧段10 所對應的圓為圓110，拱頂圓弧段20所對應的圓為圓210，拱腰圓弧段30所對應的圓為圓 310。拱底圓弧段10所對應的圓110分別與兩個拱腰圓弧段30所對應的圓310內切連接，拱頂 圓弧段20所對應的圓210分別與兩個拱腰圓弧段30所對應的圓310內切連接。即，拱底圓弧 段10分別與兩個拱腰圓弧段30內切連接，拱頂圓弧段20分別與兩個拱腰圓弧段30內切連 接。優選地，拱底圓弧段10的半徑Ri為1000 Omm~20000mm，拱頂圓弧段20的半徑R 2為1000 Omm ~20000mm，拱腰圓弧段30的半徑R3為2500mm~3000mm。
[0028] 進一步地，在確定了本發明適用于類矩形盾構隧道的管片結構的斷面形式后，本 發明適用于類矩形盾構隧道的管片結構1，可以由多個管片分塊拼接而成。參閱圖5所示，圖 5是本發明適用于類矩形盾構隧道的管片結構的管片分塊方式的較佳示意圖。在該較佳分 塊方式中，整個管片結構由十段管片分塊Al，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，A10拼接而成。當 然，本發明適用于類矩形盾構隧道的管片結構的分塊方式并不僅限于此，還可以將本發明 適用于類矩形盾構隧道的管片結構根據其他劃分方式進行劃分，只要最后拼接完成后的管 片結構的斷面形式符合上述要求的斷面形式即可，在此不一一贅述。
[0029] 參閱圖6與圖7所示，圖6是本發明適用于類矩形盾構隧道的管片結構的較佳斷面 形式示意圖。圖7是本發明適用于類矩形盾構隧道的管片結構的較佳結構示意圖。本發明適 用于類矩形盾構隧道的管片結構1還包括中間立柱段40,支撐于拱底圓弧段10與拱頂圓弧 段20之間，兩個所述拱腰圓弧段相對于所述中間立柱段呈對稱布置，中間立柱段40可以使 整體的管片結構更加穩固。特別地，本發明適用于類矩形盾構隧道的管片結構優選地為鋼 筋混凝土結構。
[0030]參閱圖8與圖9所示，圖8是本發明適用于類矩形盾構隧道的管片結構的受力分析 示意圖。圖9是現有的適用于矩形盾構的管片結構的結構示意圖。對本發明適用于類矩形盾 構隧道的管片結構以及現有的適用于矩形盾構的管片結構，采用η-ζ法進行有限元分析計 算，進行同樣的結構荷載受力分析，其中，分析的結構荷載表見下表1，荷載組合表見下表2， 最后得到如下表3所示的比較結果。
[0033]表1
[0036]表 2
[0038] 表 3
[0039] 從上表3中可以得出，采用本發明適用于類矩形盾構隧道的管片結構（以下簡稱方 案1)與采用現有的適用于矩形盾構的管片結構（以下簡稱方案2)的配筋率均為1.5%，均滿 足盾構隧道的結構強度。因此，在滿足盾構隧道功能需求、建筑限界以及結構強度的基礎 上，方案1的每環管片的彎矩大小要明顯小于方案2的每環管片的彎矩大小，因此，方案1所 需的配筋面積、管片襯砌厚度以及混凝土用量都小于方案2所需的配筋面積、管片襯砌厚度 以及混凝土用量，也就是說，在滿足相同的結構強度的前提下，方案1相比于方案2,可以節 省鋼筋用量和襯砌厚度，相應的土體開挖量、混凝土用量也較少，因此方案1相比于方案2更 加節約施工成本。
[0040] 以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明做任何形式上的限制，雖 然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人 員，在不脫離本發明技術方案的范圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修 飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實 質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍 內。
【主權項】
1. 一種適用于類矩形盾構隧道的管片結構，其特征在于，所述管片結構的斷面呈類矩 形狀，所述管片結構包括:位于所述斷面拱底位置的拱底圓弧段、位于所述斷面拱頂位置的 拱頂圓弧段、以及位于所述斷面兩側拱腰位置的兩個拱腰圓弧段;兩個所述拱腰圓弧段的 半徑相等，且均小于所述拱底圓弧段的半徑以及所述拱頂圓弧段的半徑;所述拱底圓弧段 分別與兩個所述拱腰圓弧段光滑相切連接，所述拱頂圓弧段分別與兩個所述拱腰圓弧段光 滑相切連接。2. 如權利要求1所述的適用于類矩形盾構隧道的管片結構，其特征在于，所述拱底圓弧 段的半徑等于所述拱頂圓弧段的半徑，所述拱底圓弧段所對應的圓分別與兩個所述拱腰圓 弧段所對應的圓內切連接，所述拱頂圓弧段所對應的圓分別與兩個所述拱腰圓弧段所對應 的圓內切連接。3. 如權利要求1所述的適用于類矩形盾構隧道的管片結構，其特征在于，所述拱底圓弧 段的半徑大于所述拱頂圓弧段的半徑，所述拱底圓弧段所對應的圓分別與兩個所述拱腰圓 弧段所對應的圓內切連接，所述拱頂圓弧段所對應的圓分別與兩個所述拱腰圓弧段所對應 的圓內切連接。4. 如權利要求1所述的適用于類矩形盾構隧道的管片結構，其特征在于，所述拱底圓弧 段的半徑小于所述拱頂圓弧段的半徑，所述拱底圓弧段所對應的圓分別與兩個所述拱腰圓 弧段所對應的圓內切連接，所述拱頂圓弧段所對應的圓分別與兩個所述拱腰圓弧段所對應 的圓內切連接。5. 如權利要求1~4中任一項所述的適用于類矩形盾構隧道的管片結構，其特征在于， 所述拱底圓弧段的半徑為1 〇〇〇Omm~2000Omm，所述拱頂圓弧段的半徑為1000Omm~ 20000mm，所述拱腰圓弧段的半徑為2500mm~3000mm。6. 如權利要求5所述的適用于類矩形盾構隧道的管片結構，其特征在于，所述管片結構 由多個管片分塊拼接而成。7. 如權利要求6所述的適用于類矩形盾構隧道的管片結構，其特征在于，還包括中間立 柱段，支撐于所述拱底圓弧段與所述拱頂圓弧段之間，兩個所述拱腰圓弧段相對于所述中 間立柱段呈對稱布置。
【專利摘要】本發明適用于類矩形盾構隧道的管片結構，斷面呈類矩形狀，管片結構包括：位于斷面拱底位置的拱底圓弧段、位于斷面拱頂位置的拱頂圓弧段、以及位于斷面兩側拱腰位置的兩個拱腰圓弧段；兩個拱腰圓弧段的半徑相等，且均小于拱底圓弧段的半徑以及拱頂圓弧段的半徑；拱底圓弧段分別與兩個拱腰圓弧段光滑相切連接，拱頂圓弧段分別與兩個拱腰圓弧段光滑相切連接。拱底圓弧段分別與兩個拱腰圓弧段光滑相切連接，拱頂圓弧段分別與兩個拱腰圓弧段光滑相切連接，具有良好的成拱效果，有利于減小襯砌管片所受的彎矩和偏心距，減少需要的鋼筋用量和襯砌厚度，相應的土體開挖量、混凝土用量也較少。另外還有利于盾構設備全斷面切削土體，對周邊環境的影響更小。
【IPC分類】E21D11/08
【公開號】CN105507925
【申請號】CN201511018839
【發明人】楊志豪, 管攀峰, 沈張勇, 張旭, 朱雁飛, 黃德中, 李剛, 董子博
【申請人】上海隧道工程有限公司, 寧波市軌道交通集團有限公司, 上海市隧道工程軌道交通設計研究院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月29日