管棚承载机制的理论分析

作     者：张建 严松宏 王文 孙纬宇 ZHANG Jian;YAN Songhong;WANG Wen;SUN Weiyu

作者机构：兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司甘肃兰州730010 兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室甘肃兰州730070 

出 版 物：《西南交通大学学报》 (Journal of Southwest Jiaotong University)

年 卷 期：2025年第60卷第1期

页      面：111-118页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52208392,52068044) 甘肃省自然科学基金(21JR7RA309) 中国博士后科学基金(2021M693843) 

主　　题：隧道工程 管棚 设计参数 解析解 

摘      要：建立合理准确的管棚理论分析模型并对其进行求解,对推动管棚预支护技术的进一步发展具有重要意义.本文在隧道开挖、支护的施工过程以及未开挖段由于掌子面扰动而导致管棚约束反力有所降低的基础上,建立了基于Euler-Bernoulli梁理论的管棚荷载结构模型,同时引入Pasternak弹性地基模型来确定初期支护及掌子面前方岩体对管棚的约束反力,推导出每一循环隧道开挖支护过程中管棚的受力和变形解析表达式,并通过叠加法求解掌子面掘进至任意位置时管棚的受力和变形分布;通过案例比对,验证了本文建立模型的合理性和有效性.研究结果表明:管棚钢管环向间距越小、直径越大越有利于提升管棚的预加固能力;管棚合理搭接长度为1.8m.