一种用于盾构隧道振动试验台的多尺度模型设计方法与流程

技术特征：

1.一种用于盾构隧道振动试验台的多尺度模型设计方法，用于建立盾构隧道的多尺度模型，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

1)建立精细化管环部分；

2)建立均值等效管段部分；

3)将精细化管环部分和均值等效管段部分按比例交替拼接，得到盾构隧道的多尺度模型。

2.根据权利要求1所述的用于盾构隧道振动试验台的多尺度模型设计方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：

11)等比例缩小盾构隧道原型的管环，构成衬砌环模型；

12)在步骤11)得到的衬砌环模型上设置切槽，保障衬砌环模型的等效横向刚度η_r与盾构隧道原型一致，得到切槽衬砌环模型；

13)在步骤12)得到的切槽衬砌环模型上设置连接键和键孔，得到可拼接切槽衬砌环模型；

14)将步骤13)得到的可拼接切槽衬砌环模型进行拼装，得到精细化管环部分，所述精细化管环部分的纵向等效刚度η_sl与盾构隧道原型的纵向等效刚度η一致。

3.根据权利要求2所述的用于盾构隧道振动试验台的多尺度模型设计方法，其特征在于，所述衬砌环模型的等效横向刚度η_r具体为：

${\mathrm{\η}}_r=\frac{k_m}{k_u}=\frac{{\mathrm{\Δd}}_u}{{\mathrm{\Δd}}_m}$

其中，k_m为切槽衬砌环模型的刚度，k_u为与切槽衬砌环模型同尺寸的均匀圆环的整体刚度，Δd_u为与切槽衬砌环模型同尺寸的均匀圆环的直径最大变化量，Δd_m为切槽衬砌环模型的直径最大变化量。

4.根据权利要求2所述的用于盾构隧道振动试验台的多尺度模型设计方法，其特征在于，所述连接键在切槽衬砌环模型的切面上等角度分布，所述键孔与连接键相对应。

5.根据权利要求2所述的用于盾构隧道振动试验台的多尺度模型设计方法，其特征在于，所述将步骤13)得到的可拼接切槽衬砌环模型进行拼装包括错缝拼装或通缝拼装。

6.根据权利要求2所述的用于盾构隧道振动试验台的多尺度模型设计方法，其特征在于，所述盾构隧道原型的纵向等效刚度η具体为：

其中，为盾构隧道管环截面中性轴角度，具体为：

其中，E_c和A_c分别为盾构隧道管环弹性模量和横截面面积，E_b和A_b分别为盾构隧道的螺栓的弹性模量和截面面积，n为盾构隧道的螺栓的数量。

7.根据权利要求1所述的用于盾构隧道振动试验台的多尺度模型设计方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：

21)等比例缩小盾构隧道原型的管环，构成均质管环模型；

22)削减步骤21)得到的均质管环模型的厚度，得到薄壁均质管环模型；

23)在步骤22)得到的薄壁均质管环模型上设置连接键和键孔，得到可拼接薄壁均质管环模型；

24)将步骤23)得到的可拼接薄壁均质管环模型进行拼装，得到均值等效管段部分。

8.根据权利要求7所述的用于盾构隧道振动试验台的多尺度模型设计方法，其特征在于，所述薄壁均质管环模型满足：

α_E＝(1-η_sl+η_slα_s⁴)^1/4

${\mathrm{\α}}_E=\frac{d_E}{D}$

${\mathrm{\α}}_s=\frac{d_s}{D}$

其中，η_sl为精细化管环部分的纵向等效刚度，d_E为薄壁均质管环模型的内径，d_s为精细化管环部分的内径，D为盾构隧道的多尺度模型的外径。

9.根据权利要求1所述的用于盾构隧道振动试验台的多尺度模型设计方法，其特征在于，所述比例通过数值试验确定。