为探究隧道管片在地层作用下承受的内力,分别采用解析法和有限元方法对盾构隧道管片的内力分布特性进行了模拟分析,并且对两种计算方法得到的混凝土管片内力分布特性进行了比较分析.计算结果表明:有限元方法得到的管片内力分布与解析方法得到的结果相同,但在最危险的位置有限元法得出的结果偏大30%.根据有限元模拟分析得到的最大弯矩和最大轴力以及混凝土结构设计规范,完成了盾构隧道管片配筋设计.

针对琼州海峡大埋深和高水压海底隧道管片设计问题,采用有限元数值方法模拟了混凝土管片的内力分布特性.研究表明,管片的最大轴力和弯矩随着隧道的埋深和直径的增加而增加,而随着土层泊松比的增加而减小.管片的最大弯矩位于隧道的顶板和底板处,最大轴力位于隧道两侧的直墙部位.基于有限元计算的管片内力分布与组合以及混凝土结构设计规范,实现了混凝土管片的截面设计.研究结果表明:琼州海峡海底盾构隧道管片不同于一般的地铁盾构管片,弯矩和轴力非常大,需进行双排配筋.