(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210922603.1 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 广州金土岩土 工程技术有限公司 地址 510599 广东省广州市天河区禺东西 路43号5号楼5 01 (72)发明人 陈雪华　吴起星　邓滇　王和川　 周丽红　崔杰平　 (74)专利代理 机构 四川省方圆智云知识产权代 理事务所(普通 合伙) 51368 专利代理师 严晓玲 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种竖向曲线顶管顶进力的分析计算方法 及装置 (57)摘要 本发明公开了一种竖向曲线顶管顶进力的 分析计算方法及装置， 计算结果更加准确， 减少 了对经验值的依赖； 补充了小口径、 小轴线半径 曲线顶管的顶进力计算； 可实现顶进力计算的实 时调整， 为智能化、 自动化施工提供参考； 轴线半 径较小时， 规范中无附加摩阻力系数取值。 与现 有规范计算相比， 采用管土部分接触的方法计算 顶进力， 以机头作为分析起点， 减弱了不同土压 力计算方法对曲线顶管顶进力计算的误差， 经验 参数少且取值范围小， 使得计算结果更接近实 际， 本计算方法的主要参数为机头土压力与管浆 接触压力， 这两个数据可通过设置应力计传感器 实时传输， 实现顶进力计算的自动调整。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 115221724 A 2022.10.21 CN 115221724 A 1.一种竖向曲线顶管顶进力的分析计算方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 对预设的竖向曲线顶管结构整体进行受力分析处理， 得到曲线顶管的管节 受力分析结 果和机头受力分析 结果； 获取竖向曲线顶管相关基础参数； 根据所述竖向曲线顶管相关基础参数和机头受力分析结果， 构建顶管机头阻力 计算模 型； 根据所述竖向曲线顶管相关基础参数， 构建第一管节的管浆净浮力计算模型； 根据所述竖向曲线顶管相关基础参数、 顶管机头阻力计算模型和管节受力分析结果， 构建第一管节的管土模阻力计算模型； 根据所述竖向曲线顶管相关基础参数， 构建单根管节管浆摩阻力计算模型； 基于所述顶管机头阻力计算模型、 第一管节的管浆净浮力计算模型、 第一管节的管土 摩擦力计算模型和单根管节管浆摩阻力计算模型， 构建曲线顶管顶进力计算模型， 即实现 了对竖向曲线顶管顶进力的分析计算。 2.根据权利要求1所述的一种竖向曲线顶管顶进力的分析计算方法， 其特征在于， 所述 构建顶管机头阻力计算模型， 具体包括： 构建顶管机头迎面阻力计算模型和顶管机头外壁 摩阻力计算模型， 并对顶管机头迎面阻力计算模型和顶管机头外壁摩阻力计算模型求和， 即得到顶管机 头阻力计算模型 F0。 3.根据权利要求2所述的一种竖向曲线顶管顶进力的分析计算方法， 其特征在于， 所述 构建顶管机 头迎面阻力计算模型， 具体包括： 式中： p0为顶管机头处的静止土压力， 采用朗肯静止土压力， p0＝K0γz， K0为朗肯静止土 压力系数， γ为土的重度kN/m3， 地下水位以下采用有效重度； 为土的内摩擦 角； z为计算 点从地面算起的埋深， m。 4.根据权利要求2所述的一种竖向曲线顶管顶进力的分析计算方法， 其特征在于， 所述 构建顶管机 头外壁摩阻力计算模型， 具体包括： f0＝ μN0； 式中： μ为管土摩擦系数， 取值范围0.2～0.4； N0为机头外壁土压力合力， 对深埋管道， 采 用考虑土拱效应的马斯顿法计算： 对浅埋管道， 采用土柱理论计算： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115221724 A 2式中： K为侧向土压力系 数， 取1.0； Ka为主动土压力系数； h'为机头中点埋深； Be为扰动 土宽度； γ为土体重度； c为土体黏聚力； 为土体内摩擦角； N0为机头土压力； L'为机头长 度。 5.根据权利要求1所述的一种竖向曲线顶管顶进力的分析计算方法， 其特征在于， 所述 构建第一管节的管浆净浮力计算模型， 具体包括： 式中： γs为注浆浆液重度(k N/m3)； Gg管节重量(k N)。 6.根据权利要求2所述的一种竖向曲线顶管顶进力的分析计算方法， 其特征在于， 所述 构建第一管节的管土模阻力计算模型， 具体包括： 式中： μ为管土摩擦系数， 取值范围0.1～0.3； θ为单根管节在圆心处产 生的转角的二分 之一， 如设计轴线转角为α， 由n 根管节组成， 则 θ ＝α /2n。 7.根据权利要求1所述的一种竖向曲线顶管顶进力的分析计算方法， 其特征在于， 所述 构建单根管节管浆摩阻力计算模型， 具体包括： 式中： L'为单根管节长度； D为管节外径； f'k为单位面积管浆摩阻力， 取0.3 ‑0.5kPa， 稳 定地层中轴线半径大且施工工艺成熟时取小值， 复杂地层中施工难度较大且轴线半径小时 取大值。 8.根据权利要求1所述的一种竖向曲线顶管顶进力的分析计算方法及装置， 其特征在 于， 所述构建曲线顶管顶进力计算模型， 具体包括： 其中， Fn+1为表示第n+1节管对第n节管的顶力。 9.一种竖向曲线顶管顶进力的分析计算装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 受力分析模块： 用于对预设的竖向曲线顶管结构整体进行受力分析处理， 得到曲线顶 管的管节受力分析 结果和机 头受力分析 结果； 获取模块， 用于获取 竖向曲线顶管相关基础参数； 第一构建模块， 用于根据所述竖向曲线顶管相关基础参数和机头受力分析结果， 构建 顶管机头阻力计算模型； 第二构建模块， 用于根据所述竖向曲线顶管相关基础参数， 构建第一管节的管浆净浮 力计算模型； 第三构建模块， 用于根据所述竖向曲线顶管相关基础参数、 顶管机头阻力计算模型和 管节受力分析 结果， 构建第一管节的管土模阻力计算模型； 第四构建模块， 用于根据所述竖向曲线顶管相关基础参数， 构建单根管节管浆摩阻力 计算模型； 第五构建模块， 用于基于所述顶管机头阻力计算模型、 第一管节的管浆净浮力计算模权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115221724 A 3