推拼同步中考虑盾构位姿的推力重分配计算方法

摘要

盾构推拼同步技术的关键是盾构推进系统存在缺位油缸时,如何重新分配其余推进油缸的推力,从而保证盾构位姿(位置、姿态)和速度的可控。为此,提出了一种盾构推拼同步模式下可考虑盾构掘进位姿的推进系统分区推力重分配计算方法。从力学模型上揭示了推拼同步模式下盾构推力重分配原理,建立了可考虑盾构位姿、不同分区模式的推拼同步分区推力重分配方程,给出了相应的重分配分区推力优化方法。最后结合某盾构隧道工程案例,探究了不同缺位油缸组、不同掘进位姿状态以及推进系统不同分区模式等因素对重分配推力的影响规律,验证了所提方法的有效性。结果表明:缺位油缸组使与其相邻的分区油缸由于代偿作用承担更大的推力,与缺位油缸组相对的分区油缸承担较小的推力;盾构位姿参数中y、z增加会使等效驱动力■的Fx分量减小,在对应方向上的Fy和Fz分量增加;滚动角ψ增加会使Fx分量减小,Mx分量呈线性增大。盾构位姿参数俯仰角θ和偏航角Φ的增加分别会引起上下分区推力差和左右分区推力差的增大。盾构推进系统分区数量主要影响重分配分区推力曲线的均匀程度。所提出的分区推力重分配方法误差在10-14以下。研究成果对盾构推拼同步中推力重分配具有一定的指导意义。