杨运健

(中国铁建重工集团股份有限公司 湖南长沙 410100)

1 引言

矩形顶管机结构特殊，整体结构巨大且呈矩形的特点，分析矩形顶管机施工中的结构形变规律，结合橡胶密封与多唇型聚氨酯密封的特点以及密封性能，研究其结构与铰接密封匹配方案设计，对确保矩形顶管机的安全施工具有重大意义[1-3]。

矩形顶管机的结构及其铰接密封是设备的重要组成部分之一，是反映设备的核心参数。其结构的强度是满足设备正常施工的关键，也是铰接密封安装的基础，直接影响到整机的掘进状态与效率。目前盾构机设备与铰接密封的匹配性，及铰接密封系统的结构方案、材料选型和截面形式的确定，影响因素十分复杂，基于形状截面为圆形类的盾构机，众多学者及专家做出了诸多研究。梁兴生等对受外压的盾构壳体的厚度设计，提出了图算法的计算应用[4]。刘英等阐述了机械结构设计应满足作为产品的多方面要求；其设计准则之一是要满足强度、刚度设计要求[5]。梁兴生对盾构铰接密封承载能力的研究，表明了橡胶密封在一定条件压缩量为7 mm的情况下的承压能力，并对密封的材质、设计方案应用提出建议[6]40-42。梁兴生等提出一种适用于高埋深、高水压(压力超过16 bar)超高压地下工作环境下的铰接密封结构的设计方案，并通过试验台验证了方案的可行性[7]14-16。任亚军通过研究表明10.8 m×6.2 m的矩形顶管机前盾最大应力与最大变形量，整体最大变形出现在中间区域[8]。……