□ 谭青尚 □ 杨高平

1.湖南科技大学机电工程学院 湖南湘潭 411201

2.湖南吉利汽车职业技术学院 湖南湘潭 411201

1 研究背景

支撑圈为盾构支承环内部圆环承重结构，承受多种负载，对支承环及盾构强度和刚度具有重要影响。黄志影等［1］对土压平衡盾构在长期、短期载荷工况下盾壳所受的荷载进行计算，并仿真得出两种工况下盾壳的应力场及位移场。郑鹏等［2］对盾壳掘进受力进行计算，对盾壳应力集中部位设置加强筋及大圆角，改进支承环受力结构。祝青松［3］对加氢反应器催化剂支撑圈的几种常规计算方法进行分析，通过有限元方法进行验证。李国军［4］对某过滤器主管板支撑圈环及筒体在设计工况下的应力场进行分析，验证了橡胶支撑圈的变刚度特性。刘仁桓等［5］对脱臭塔支承圈进行有限元分析，得出支承圈采用矩形截面结构焊缝处应力过大。 陈夫林［6］设计了径厚比达 34.4∶1的 620 mm 薄镜面主动支撑结构，提出了弯月形薄镜主动轴向、径向支撑结构。左力等［7］通过改善橡胶支撑圈结构、形状或尺寸参数，将支撑刚度约束在理论刚度范围内。上述学者从支撑圈负载、形状、尺寸等方面对支撑圈进行研究，为盾构支撑圈研究奠定了基础。

2 支承环纵向负载

盾构在地下开挖隧道作业时，需克服多种长期载荷和短期载荷向前掘进。盾构支承环纵向负载模型如图1所示。支承环竖直方向受顶部水土压力、底部水土压力、盾构自重反力作用，水平方向受上端、下端水土合力［8］等长期载荷，亦受地基抗力、排开土壤变向载荷等短期载荷作用。……