盾构管片封顶块大接头角条件下环缝纵缝完美贯通

背景

以前做的国铁隧道的盾构管片，封顶块的接头角为 2~3度，如下图所示：

三维示意：

上图中，红色平面是K块左侧的斜纵缝面，绿色平面是K块右侧的斜纵缝面。

软件生成的衬砌圆环构造图：

上图中，2度的角就是接头角。在这种小角度下，纵缝的实际图形与设计纵缝条纹之间差别不大。下图是设计的纵缝条纹：

实际产生的纵缝：

上图中，C-1~C-2为K块大端头处的纵缝图形，D-1~D-2 是K块小端头处的纵缝图形。如果仔细看，是可以看到纵缝图形与原始设计的纵缝条纹相比，是略有变形的，但不明显。

但是，最近的一些项目，接头角很大，例如15°。在这种情况下，三维建模时必须采用正确的算法，才能实现环缝和纵缝的完美贯通。

成果

下图是某项目在接头角为15°的情况下的衬砌圆环构造图：

上图中15°的就是接头角。其中纵缝图形如下图：

可以看出纵缝图形已进行了大幅度的变形，以便与环缝条纹贯通。三维模型如下图：

可以看出，环缝和纵缝在大接头角的情况下也匹配得很好。

为了符合工程习惯，我们将纵缝槽的截面做成了始终相同的，但理论上纵缝的槽是由一系列的椭圆锥曲面组成的，其截面尺寸应该处处不同。

对于定位棒等纵缝有但环缝没有的沟槽，就没有必要做贯通处理了，直接使用原始形状进行切割即可。

总结

本文中使用的软件为深圳八叉树科技有限公司出品的盾构管片设计及自动出图系统，版本为 v2.95，实现了盾构管片K块的环缝与纵缝在接头角为 15°情况下的完美贯通。