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申请/专利权人：中国铁路设计集团有限公司

摘要：本发明涉及轨道交通技术领域，公开了一种支撑块横截面形状设计方法，包括如下步骤：根据某一具体工况，预设工况参数及初始参数；在工况参数不变的前提下，调整初始参数，根据预设工况参数和初始参数，求解预制轨道板工作面的有效工作长度；将对应的初始参数和预制轨道板工作面的有效工作长度的关系制成图表；按照图表中预制轨道板工作面的有效工作长度由大至小的顺序，依次选择不同的预制轨道板工作面的有效工作长度及其对应的初始参数重复计算支撑块质量，直至支撑块质量满足要求，确定最终设计的预制轨道板工作面形状和支撑块横截面形状；以保证支撑块的支承效果达到最优。

主权项：1.一种支撑块横截面形状设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、以垂直于地面的隧道横截面中心O为坐标原点，以面对隧道横截面向右为x轴正方向，以面对隧道横截面向上为y轴正方向，建立笛卡尔坐标系；S2、根据具体工况，预设工况参数，包括：隧道内侧衬砌半径r、预制轨道板下表面与隧道内侧衬砌之间的厚度h1、预制轨道板的宽度一半w、支撑块受力平衡时允许的最大角度、预制轨道板允许抬升的最大量hall，预制轨道板每次抬升设置的高度h2、每次支撑块支撑面弧线的旋转角度θ，预制轨道板底面弧线的最小允许深度hmin；S3、预设初始参数，定义预制轨道板侧边与预制轨道板底面弧线的交点C至预制轨道板工作面的深度h、定义预制轨道板底面斜边A1B1与水平线的夹角，初始取值h=hmin，；S4、根据预设的工况参数和初始参数，求解预制轨道板工作面的有效工作长度L总；其中，所述L总指所述预制轨道板工作面到支撑块支撑面的间距小于预制轨道板工作面到支撑块支撑面允许的最大间距时，预制轨道板工作面的长度；在所述S4中，预制轨道板工作面的有效工作长度L总通过如下方式求得：S41、根据预设的工况参数和初始参数，求解支撑块横截面各顶点坐标，确定支撑块横截面的初始形状；所述S41中确定支撑块横截面的初始形状，其步骤包括：S411、根据所述预设的工况参数和初始参数，计算点A1与点B1的坐标，生成第1个参考线段A1B1；定义预制轨道板侧边与预制板底面弧线的交点C到线段A1B1的距离为CE，根据点A1与点B1的坐标计算E点坐标；S412、连接线段OC，所述线段OC与所述线段A1B1的交点为M1，计算点M1坐标；将线段OC绕中心点O逆时针旋转θ，绕中心点O逆时针旋转θ后的线段OC与线段A1B1的交点为P1，计算点P1的坐标；连接点M1与点P1，生成第1个线段M1P1，将线段M1P1绕中心点O逆时针旋转θ，计算绕中心点O逆时针旋转θ后的线段M1P1的端点点M1和点P1的坐标；S413、将第1个参考线段A1B1向上抬升h2，将线段A1B1两端分别向两边延长，一边与预制轨道侧面相交于点A2，另外一边与预制轨道底面弧线相较于B2，生成第2个线段A2B2，计算点A2与点B2的坐标；连接线段OC，线段OC与线段A2B2的交点为M2，将线段OC绕中心点O逆时针旋转θ，绕中心点O逆时针旋转θ后的线段OC与线段A2B2的交点为P2，计算点P2的坐标；连接点M2与点P2，生成第2个线段M2P2，将线段M2P2绕中心点O逆时针旋转θ，计算绕中心点O逆时针旋转θ后的线段M2P2的端点点M2和点P2的坐标；S414、重复S413的步骤n-1次，得到点M1、M2、、Mn与点P1、P2、、Pn的坐标；n为预制轨道板抬升次数；S415、根据点M1、M2、、Mn与点P1、P2、、Pn的坐标，得到线段M1P1、M2P2、、MnPn的中点R1、R2、、Rn的坐标；依次连接点R1与点R2、点R2与点R3、、点Rn-1与点Rn；连接中心点O与点Rn，并沿径向向外延伸与隧道内衬砌交于点V2，连接中心点O与点R1，并沿径向向外延伸并与隧道内衬砌交于点V1，计算点V1和点V2的坐标；S416、支撑块横截面的初始形状由圆弧V1V2、直线段RnV2、直线段R1V1和多线段R1R2、R2R3、、Rn-1Rn组成；S42、根据所述支撑块横截面各顶点坐标求解预制轨道板工作面的各顶点坐标，确定预制轨道板工作面初始形状；所述S42中确定预制轨道板工作面初始形状，其步骤包括：将多线段R1R2、R2R3、、Rn-1Rn沿线段CE方向平移，平移距离为hmin，得到预制轨道板工作面的中部线段E1E2、E2E3、、En-1En，将线段En-1En向预制板轨道侧面延伸相交于点I，将E1E2向预制轨道板底面弧线延伸相交于点L，计算点I、点L及点E1、E2、E3、、En坐标，预制轨道板工作面初始形状由多线段LE1、E1E2、E2E3、、En-1En、IEn组成；S43、根据所述支撑块横截面的初始形状和所述预制轨道板工作面初始形状，计算预制轨道板工作面到支撑块支撑面的间距；所述S43中计算预制轨道板工作面到支撑块支撑面的间距，其步骤包括：S431、确定预制轨道板工作面与支撑块支撑面最先相交时的旋转角度、最先相交的点和线段；S432、根据所述预制轨道板工作面与支撑块支撑面最先相交时的旋转角度、最先相交的点和线段，确定预制轨道板工作面和支撑块支撑面的相对位置，即确定多线段LE1、E1E2、E2E3、、En-1En、IEn和多线段R1R2、R2R3、、Rn-1Rn的相对位置；S433、根据所述预制轨道板工作面和支撑块横截面支撑面的相对位置，计算预制轨道板工作面到支撑块支撑面的间距；所述S433中计算预制轨道板工作面到支撑块支撑面的间距，其步骤包括：令点Q为预制轨道板工作面上多线段LE1、E1E2、E2E3、、En-1En、IEn的移动点，点Q从点L沿预制轨道板工作面上多线段LE1、E1E2、E2E3、、En-1En、IEn按等间距ΔL移动至点I，根据点Q的坐标和支撑块支撑面位置，计算预制轨道板工作面到支撑块支撑面的间距；S44、根据所述预制轨道板工作面到支撑块支撑面的间距，计算预制轨道板工作面的有效工作长度L总；所述计算预制轨道板工作面的有效工作长度L总，其步骤包括：令点Q从点L沿预制轨道板工作面上多线段LE1、E1E2、E2E3、、En-1En、IEn按等间距ΔL移动至点I，记录移动中预制轨道板工作面到支撑块支撑面的间距，将所述预制轨道板工作面到支撑块支撑面的间距小于预制轨道板工作面到支撑块支撑面允许的最大间距时的ΔL叠加，得到预制轨道板工作面的有效工作长度L总，即：L总=i×ΔL;L总为预制轨道板工作面的有效工作长度；ΔL为每次移动距离，每次移动是等间距移动；i为预制轨道板工作面到支撑块支撑面的间距小于预制轨道板工作面到支撑块支撑面允许的最大间距的数量，1≤i≤n+1；n为预制轨道板抬升次数；S5、在工况参数不变的前提下，调整、h取值，重复执行步骤S4N次，计算获得N个有效工作长度L总，并将对应的N组、h、L总三者的关系制成图表；S6、选择图表中最大的L总及其对应的和h，求解支撑块横截面各顶点坐标，结合支撑块选用的材质密度，以及支撑块的厚度，获得支撑块质量，判断支撑块质量是否满足预设要求，若满足，则根据支撑块横截面各顶点坐标确定最终设计的预制板工作面形状和支撑块横截面形状；S7、若支撑块质量不满足要求，按照图表中L总由大至小的顺序，依次选择不同的L总及其对应的和h重复计算支撑块质量，直至支撑块质量满足要求，确定最终设计的预制轨道板工作面形状和支撑块横截面形状。

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