一洞双机主支洞交汇段结构优化方法、装置及存储介质与流程

本申请涉及隧道施工，具体涉及一种一洞双机主支洞交汇段结构优化方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、随着国民经济的高速发展，地下工程建设正在以前所未有的速度向西部和深部发展，超长隧道(洞)工程不断涌现。为了缩短工程建设周期，节约工程投资，出现了“一洞双机”的新型施工组织模式。“一洞双机”是指2台tbm或盾构通过同一施工支洞运输进主洞，分别在上下游组装、始发掘进。为满足多台重大件向上下游运输的要求，必然会导致主支洞交汇区空间结构复杂、隧道跨度陡增，在施工运维过程中极易发生塌方等工程事故。因此，通过交汇段结构优化设计对合理确定交汇区结构，具有重要的工程价值。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种一洞双机主支洞交汇段结构优化方法、装置及存储介质，用以解决现有技术中的为满足多台重大件向上下游运输的要求，必然会导致主支洞交汇区空间结构复杂、隧道跨度陡增，在施工运维过程中极易发生塌方等工程事故的问题。

2、为实现上述目的，本申请实施例提供一种一洞双机主支洞交汇段结构优化方法，包括以下步骤：获取tbm或盾构的最大件控制尺寸及其重量；

3、根据待运输所述最大件控制尺寸确定运输车辆，并得到所述运输车辆的车辆控制参数；

4、建立车辆轨迹坐标系，完成交汇段环境建模；

5、根据所述车辆控制参数，通过车辆运动学模型确定所述车辆轨迹坐标系中运输车辆在交汇段运输的运输轨迹；

6、根据确定的运输车辆在交汇段的所述运输轨迹，确定交汇段结构限界的边界，以此作为交汇段的结构尺寸。

7、可选地，还包括：

8、根据确定的所述结构尺寸，建立数值模型，通过有限元分析，得到交汇段的变形和结构受力情况。

9、可选地，所述获取tbm或盾构的最大件控制尺寸及其重量，具体包括：

10、得到往上游运输的最大件尺寸为l1×w1×h1，其重量为wt1；往下游运输的最大件尺寸为l2×w2×h2，其重量为wt2；

11、最大件控制尺寸和重量为：lmax＝max(l1、l2)，wmax＝max(w1、w2)，hmax＝max(h1、h2)，wtmax＝max(wt1、wt2)，

12、其中，lmax×wmax×hmax为最大件控制尺寸，wtmax为最大件重量。

13、可选地，所述根据待运输所述最大件控制尺寸确定运输车辆，并得到所述运输车辆的车辆控制参数，具体包括：

14、运输车辆载重和尺寸满足：vc≥wtmax，w≥wmax，l≥lmax，

15、其中，vc为运输车辆的设计载重，w为运输车辆的车身宽度，l为运输车辆的运输长度，wtmax为待运输最大控制件的重量，wmax为待运输最大控制件的宽度，lmax为待运输最大控制件的长度；

16、根据运输车辆载重和尺寸确定运输车辆后，得到车辆的所述车辆控制参数，车辆控制参数包括车辆轴距和车辆转向角。

17、可选地，所述建立车辆轨迹坐标系，完成交汇段环境建模，具体包括：

18、以主支洞交汇段起点中心位置为原点，垂直于支洞轴线方向为x轴，平行于支洞轴线方向为y轴建立二维坐标系，且坐标系不随车辆的运动发生改变。

19、可选地，所述根据所述车辆控制参数，通过车辆运动学模型确定所述车辆轨迹坐标系中运输车辆在交汇段运输的运输轨迹，具体包括：

20、采用阿克曼转向模型建立所述车辆运动学模型，车辆运动学模型为：

21、

22、其中，状态量为：xr、yr、控制量为vr、δ，vr为车辆行驶速度；

23、根据车辆外形轮廓和各顶点与后轴中点的几何关系，分别确定车身顶点a、b、c、d与车辆后轴中点的关系：

24、

25、

26、

27、

28、当运输车辆向左拐弯行驶时，以运输车辆a点的运动轨迹连线作为的运输车辆的运输轨迹；当运输车辆向右拐弯行驶时，以运输车辆b点的运动轨迹连线作为的运输车辆的运输轨迹。

29、为实现上述目的，本申请还提供一种一洞双机主支洞交汇段结构优化装置，包括：存储器；以及

30、与所述存储器连接的处理器，所述处理器被配置成执行如上所述的方法的步骤。

31、为实现上述目的，本申请还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中所述计算机程序被机器执行时实现如上所述的方法的步骤。

32、本申请实施例具有如下优点：

33、本申请实施例提供一种一洞双机主支洞交汇段结构优化方法，包括：获取tbm或盾构的最大件控制尺寸及其重量；根据待运输所述最大件控制尺寸确定运输车辆，并得到所述运输车辆的车辆控制参数；建立车辆轨迹坐标系，完成交汇段环境建模；根据所述车辆控制参数，通过车辆运动学模型确定所述车辆轨迹坐标系中运输车辆在交汇段运输的运输轨迹；根据确定的运输车辆在交汇段的所述运输轨迹，确定交汇段结构限界的边界，以此作为交汇段的结构尺寸。

34、通过上述方法，针对“一洞双机”主支洞交汇段结构设计问题，提出了一种基于车辆运动学模型的交汇段结构优化方法。能够快速、准确地确定“一洞双机”交汇段的最优结构，保障交汇段结构在施工和运维期间的安全，对工程设计和施工具有十分重要的意义。

技术特征：

1.一种一洞双机主支洞交汇段结构优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一洞双机主支洞交汇段结构优化方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的一洞双机主支洞交汇段结构优化方法，其特征在于，所述获取tbm或盾构的最大件控制尺寸及其重量，具体包括：

4.根据权利要求3所述的一洞双机主支洞交汇段结构优化方法，其特征在于，所述根据待运输所述最大件控制尺寸确定运输车辆，并得到所述运输车辆的车辆控制参数，具体包括：

5.根据权利要求1所述的一洞双机主支洞交汇段结构优化方法，其特征在于，所述建立车辆轨迹坐标系，完成交汇段环境建模，具体包括：

6.根据权利要求5所述的一洞双机主支洞交汇段结构优化方法，其特征在于，所述根据所述车辆控制参数，通过车辆运动学模型确定所述车辆轨迹坐标系中运输车辆在交汇段运输的运输轨迹，具体包括：

7.一种一洞双机主支洞交汇段结构优化装置，其特征在于，包括：

8.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被机器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。

技术总结本申请实施例公开了一种一洞双机主支洞交汇段结构优化方法、装置及存储介质，其中一洞双机主支洞交汇段结构优化方法包括：获取TBM或盾构的最大件控制尺寸及其重量；根据待运输最大件控制尺寸确定运输车辆，并得到运输车辆的车辆控制参数；建立车辆轨迹坐标系，完成交汇段环境建模；根据车辆控制参数，通过车辆运动学模型确定车辆轨迹坐标系中运输车辆在交汇段运输的运输轨迹；根据确定的运输车辆在交汇段的运输轨迹，确定交汇段结构限界的边界，以此作为交汇段的结构尺寸。以解决现有技术中的为满足多台重大件向上下游运输的要求，必然会导致主支洞交汇区空间结构复杂、隧道跨度陡增，在施工运维过程中极易发生塌方等工程事故的问题。技术研发人员：刘明明,陈琳,李小膀,高如,聂建微,陈述存,李林锋,彭小毅受保护的技术使用者：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25