个拱腰圆弧段30所对应的圆310内切连接。即，拱底圆弧 段10分别与两个拱腰圆弧段30内切连接，拱顶圆弧段20分别与两个拱腰圆弧段30内切连 接。优选地，拱底圆弧段10的半径Ri为1000 Omm~20000mm，拱顶圆弧段20的半径R 2为1000 Omm ~20000mm，拱腰圆弧段30的半径R3为2500mm~3000mm。
[0027] 参阅图4所示，图4是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的第三种断面形式 的原理图。拱底圆弧段10的半径为心，拱顶圆弧段20的半径为1? 2，两个拱腰圆弧段30的半径 均为R3,在该实施例中，拱底圆弧段10的半径心小于拱顶圆弧段20的半径R 2。拱底圆弧段10 所对应的圆为圆110，拱顶圆弧段20所对应的圆为圆210，拱腰圆弧段30所对应的圆为圆 310。拱底圆弧段10所对应的圆110分别与两个拱腰圆弧段30所对应的圆310内切连接，拱顶 圆弧段20所对应的圆210分别与两个拱腰圆弧段30所对应的圆310内切连接。即，拱底圆弧 段10分别与两个拱腰圆弧段30内切连接，拱顶圆弧段20分别与两个拱腰圆弧段30内切连 接。优选地，拱底圆弧段10的半径Ri为1000 Omm~20000mm，拱顶圆弧段20的半径R 2为1000 Omm ~20000mm，拱腰圆弧段30的半径R3为2500mm~3000mm。
[0028] 进一步地，在确定了本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的断面形式后，本 发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构1，可以由多个管片分块拼接而成。参阅图5所示，图 5是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的管片分块方式的较佳示意图。在该较佳分 块方式中，整个管片结构由十段管片分块Al，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，A10拼接而成。当 然，本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的分块方式并不仅限于此，还可以将本发明 适用于类矩形盾构隧道的管片结构根据其他划分方式进行划分，只要最后拼接完成后的管 片结构的断面形式符合上述要求的断面形式即可，在此不一一赘述。
[0029] 参阅图6与图7所示，图6是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的较佳断面 形式示意图。图7是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的较佳结构示意图。本发明适 用于类矩形盾构隧道的管片结构1还包括中间立柱段40,支撑于拱底圆弧段10与拱顶圆弧 段20之间，两个所述拱腰圆弧段相对于所述中间立柱段呈对称布置，中间立柱段40可以使 整体的管片结构更加稳固。特别地，本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构优选地为钢 筋混凝土结构。
[0030]参阅图8与图9所示，图8是本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构的受力分析 示意图。图9是现有的适用于矩形盾构的管片结构的结构示意图。对本发明适用于类矩形盾 构隧道的管片结构以及现有的适用于矩形盾构的管片结构，采用η-ζ法进行有限元分析计 算，进行同样的结构荷载受力分析，其中，分析的结构荷载表见下表1，荷载组合表见下表2， 最后得到如下表3所示的比较结果。
[0033]表1
[0036]表 2
[0038] 表 3
[0039] 从上表3中可以得出，采用本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构（以下简称方 案1)与采用现有的适用于矩形盾构的管片结构（以下简称方案2)的配筋率均为1.5%，均满 足盾构隧道的结构强度。因此，在满足盾构隧道功能需求、建筑限界以及结构强度的基础 上，方案1的每环管片的弯矩大小要明显小于方案2的每环管片的弯矩大小，因此，方案1所 需的配筋面积、管片衬砌厚度以及混凝土用量都小于方案2所需的配筋面积、管片衬砌厚度 以及混凝土用量，也就是说，在满足相同的结构强度的前提下，方案1相比于方案2,可以节 省钢筋用量和衬砌厚度，相应的土体开挖量、混凝土用量也较少，因此方案1相比于方案2更 加节约施工成本。
[0040] 以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人 员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修 饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实 质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围 内。
【主权项】
1. 一种适用于类矩形盾构隧道的管片结构，其特征在于，所述管片结构的断面呈类矩 形状，所述管片结构包括:位于所述断面拱底位置的拱底圆弧段、位于所述断面拱顶位置的 拱顶圆弧段、以及位于所述断面两侧拱腰位置的两个拱腰圆弧段;两个所述拱腰圆弧段的 半径相等，且均小于所述拱底圆弧段的半径以及所述拱顶圆弧段的半径;所述拱底圆弧段 分别与两个所述拱腰圆弧段光滑相切连接，所述拱顶圆弧段分别与两个所述拱腰圆弧段光 滑相切连接。2. 如权利要求1所述的适用于类矩形盾构隧道的管片结构，其特征在于，所述拱底圆弧 段的半径等于所述拱顶圆弧段的半径，所述拱底圆弧段所对应的圆分别与两个所述拱腰圆 弧段所对应的圆内切连接，所述拱顶圆弧段所对应的圆分别与两个所述拱腰圆弧段所对应 的圆内切连接。3. 如权利要求1所述的适用于类矩形盾构隧道的管片结构，其特征在于，所述拱底圆弧 段的半径大于所述拱顶圆弧段的半径，所述拱底圆弧段所对应的圆分别与两个所述拱腰圆 弧段所对应的圆内切连接，所述拱顶圆弧段所对应的圆分别与两个所述拱腰圆弧段所对应 的圆内切连接。4. 如权利要求1所述的适用于类矩形盾构隧道的管片结构，其特征在于，所述拱底圆弧 段的半径小于所述拱顶圆弧段的半径，所述拱底圆弧段所对应的圆分别与两个所述拱腰圆 弧段所对应的圆内切连接，所述拱顶圆弧段所对应的圆分别与两个所述拱腰圆弧段所对应 的圆内切连接。5. 如权利要求1~4中任一项所述的适用于类矩形盾构隧道的管片结构，其特征在于， 所述拱底圆弧段的半径为1 〇〇〇Omm~2000Omm，所述拱顶圆弧段的半径为1000Omm~ 20000mm，所述拱腰圆弧段的半径为2500mm~3000mm。6. 如权利要求5所述的适用于类矩形盾构隧道的管片结构，其特征在于，所述管片结构 由多个管片分块拼接而成。7. 如权利要求6所述的适用于类矩形盾构隧道的管片结构，其特征在于，还包括中间立 柱段，支撑于所述拱底圆弧段与所述拱顶圆弧段之间，两个所述拱腰圆弧段相对于所述中 间立柱段呈对称布置。
【专利摘要】本发明适用于类矩形盾构隧道的管片结构，断面呈类矩形状，管片结构包括：位于断面拱底位置的拱底圆弧段、位于断面拱顶位置的拱顶圆弧段、以及位于断面两侧拱腰位置的两个拱腰圆弧段；两个拱腰圆弧段的半径相等，且均小于拱底圆弧段的半径以及拱顶圆弧段的半径；拱底圆弧段分别与两个拱腰圆弧段光滑相切连接，拱顶圆弧段分别与两个拱腰圆弧段光滑相切连接。拱底圆弧段分别与两个拱腰圆弧段光滑相切连接，拱顶圆弧段分别与两个拱腰圆弧段光滑相切连接，具有良好的成拱效果，有利于减小衬砌管片所受的弯矩和偏心距，减少需要的钢筋用量和衬砌厚度，相应的土体开挖量、混凝土用量也较少。另外还有利于盾构设备全断面切削土体，对周边环境的影响更小。
【IPC分类】E21D11/08
【公开号】CN105507925
【申请号】CN201511018839
【发明人】杨志豪, 管攀峰, 沈张勇, 张旭, 朱雁飞, 黄德中, 李刚, 董子博
【申请人】上海隧道工程有限公司, 宁波市轨道交通集团有限公司, 上海市隧道工程轨道交通设计研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月29日