盾构隧道衬砌结构受力分析的梁-弹簧系统模型

盾构隧道衬砌结构由若干管片及其间的连接螺栓组成。在其断面受力的工程设计中，目前普遍采用梁-弹簧系统模型来模拟其受力性态。其中，梁可分成直梁和曲梁两类。本文在考虑弹簧刚度的轴向、切向和转动效应的同时，从卡氏（Castigliano）第二定理出发，给出了梁-弹簧模型的矩阵式，并论证了直梁-弹簧模型与曲梁-弹簧模型的一致性关系。在数值模拟计算过程中，还考虑了地层反作用力非线性情形和管片接头转动刚度正、负弯矩时的非对称性问题。