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图 8 ABAQUS-MATLAB 的联合仿真流程图
3.2 接头转动刚度迭代计算方法验证
3.2.1 足尺试验介绍 参考 Zhou 等 ［33］ 开展的上海市政蓄排水盾构隧洞足尺试验案例。该工程采用单
层管片衬砌结构，接头布置形式与图 5 一致，管片内径 9 m，厚度 0.6 m，幅宽 1.5 m，采用 8 等分块的
管片布置方式（接头编号 J1—J8），见图 9（a）。隧洞拱顶处最大埋深约 50 m，均质土体重度为 18 kN/m ，侧
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压力系数为 0.5，地层抗力系数为 10 000 kN/m ，隧洞内最高水压约 0.6 MPa。由于足尺试验无法真实模
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拟地层荷载，故通常利用修正惯用法计算管片衬砌理论内力（见图 9（b），图中 p 为隧洞顶部竖向土压力；
q 、q 分别为隧洞顶、底处的侧向土压力；p 为底部地基反力；k为侧压力系数，δ为隧洞腰部侧向变形；q
1 2 k w
为作用于隧洞底部的内水压力；g为管片自重），进而转化为千斤顶荷载（见图 9（c），图中 F —F 为作用于管
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片外侧的千斤顶荷载分布），以代替地层分布力 ［34］ 。荷载具体取值见表 3，其中无内水压工况仅考虑外部水
土荷载，0.2 MPa内水压工况在其基础上考虑隧洞洞底 0.2 MPa 不均匀内水压作用，其余工况以此类推。
图 9 管片衬砌布置形式与管片衬砌荷载
3.2.2 梁-弹簧数值模型建立 依据足尺试验建立梁-弹簧整体数值模型，见图 10。管片衬砌采用三维
梁单元 B31，梁半径为管片形心半径。管片环接头采用 CONN3D2（connector element in space between
two nodes or ground and a node）连接器单元模拟，接头处主要考虑径向剪切刚度 K 、切向拉压刚度 K 与
R T
绕纵轴向转动刚度 K ，其余方向刚度设置为无穷大。对于 K ，采用管片本体的剪应力应变关系来设
θ
R
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