本文对现有盾构隧道管片衬砌结构的设计理论进行了总结和比较。在此基础上,对管片的构造及其类型,进行了详细的分析,提出了改进的方案,并就可行性问题进行了研究。 在大型有限元分析软件ANSYS中针对管片进行了结构分析。(1)管片在拼装机械抓取时的受力分析。(2)管片环安装完成后在隧洞中的静力分析。(3)盾构推进时,推进千斤顶对管片的挤压分析。 接头的存在是盾构法装配式管片衬砌的主要特征,在衬砌管片的受力中,管片接头刚度的大小直接影响着接头的受力,对于衬砌受力分析而言是一个十分重要的参数。为此,在对盾构法隧道衬砌管片接头进行理论分析的基础上,本文参照了能够完整地描述接头在任意组合力(弯矩、轴力及连接螺栓预应力)作用下的受力及变形性状的管片接头力学模型,并以现有地铁隧道衬砌管片接头为基础进行了详尽的力学分析。 最后,对于隧道管片的设计优化,着重从管片接头的性能入手,以管片厚度和连结螺栓位置的变化为组合,从这一角度提出了隧道衬砌管片设计的改进方案。