文献综述
胡雯婷，吕玺琳，黄茂松等[1]通过建立盾构隧道的开挖面极限支护压力的三维极限平衡计算模型，由此推导出极限支护压力的计算公式，并且通过进一步的优化分析得到了其最优解。通过优化得出的滑块倾角随着隧道的埋深增加而略有减小，随着土体内摩擦角phi;增大而增大。通过对土体的内摩擦角以及隧道埋深对极限支护压力计算值的影响进行分析，分析结果表明，当隧道直径一定时，只有土体内摩擦角较小且隧道埋深较深时，土体极限支护压力与埋深成正比；而当埋深较深或土体内摩擦角较大时，埋深对极限支护压力几乎不再产生影响。最终通过与现有的离心模型结果对比得出，该研究结果及其建立的计算模型相较于现有的三维楔形体模型而言，更具有精确性。
朱合华，陶履彬[2]在对盾构隧道衬砌结构受力分析的研究，从理论与数值分析两个方面，对在盾构隧道结构受力分析中常用的直梁-弹簧模型以及曲梁-模型进行了系统的分析和研究。在考虑弹簧刚度的轴向、切向和转动效应时，从卡式（Castigliano）第二定理出发，给出梁-弹簧模型的矩阵并论证了直梁-弹簧模型和曲梁-弹簧模型的一致性关系。理论分析结果表明，直梁-弹簧模型是曲梁-弹簧模型的一种特殊形式。数值模拟结果表明，当剖分单元取值足够小时，曲梁-弹簧模型可被直梁-弹簧模型替代。可以将复杂的计算问题转化为易操作的简单计算。
张厚美，叶均良，过迟等[3]通过管片接头荷载试验推导出盾构隧道管片接头抗弯刚度的经验公式。接缝的抗弯刚度往往是装配式衬砌结构设计的重要参数，在各项工程中一般是通过接头的荷载试验来确定。（1）偏心距对接缝刚度影响程度较大，偏心距大小与刚度大小呈反比，偏心距增大则缝刚度就减小，反之接缝刚度就增大。在弯矩大小相同的条件下，正偏心距的抗弯刚度大于负偏心距的抗弯刚度。（2）在偏心距较小情况下，接缝转角大小与弯矩呈现线性关系，接头的抗弯刚度基本不变；在偏心距较大的情况下，接缝转角与弯矩呈非线性关系，接头处的抗弯刚度与弯矩的大小成反比。（3）接缝转角与弯矩的关系可用二次多项式表示，实验数据平均拟合误差小于5%，通过该方法建立的接头抗弯刚度经验公式具有较高的可靠性，用该经验公式计算得出的管片接头初始抗弯刚度在12000~85000KN·m/rad范围内。
张厚美，傅德明，过迟等[4]以某大型隧道为依托，进行了盾构隧道管片接头荷载试验。该实验主要研究了钢筋混凝土管片的刚度与承载力之间的问题，由于管片本身的刚度和承载力大于管片接头的刚度和承载力，所以在施工过程中管片接头是衬砌环最薄弱的环节。而管片接头的承载力决定了衬砌环的承载力，因此该次实验的重点是管片接缝的受力变形而发生破坏的过程。对实验所得数据进行分析和研究得出了以下结论：（1）弯接头接缝与直接头的受力和变形规律相同，若仅针对接缝抗弯刚度这一角度进行评价出发，可用直接头替代弯接头。（2）在小偏心距的情况下，衬垫的变形是引起接缝变形的主要因素，且接缝的压缩量大于张开量；在大偏心距的情况下，螺栓伸长对接缝变形的影响增大。在该实验的荷载范围内，接缝的张开量较小时，使用防水弹性密封垫条能够满足接缝的防水要求。（3）试验实测管片的主筋应力约为40~140Mpa，属于弹性工作区间。接头的纵筋与斜筋应力小于15Mpa，，建议减少接头的配筋量或按构造要求配筋。（4）在小偏心距条件下，螺栓的预紧力随着轴力的增大急剧减小，增大螺栓的预紧力对加强接头的抗弯刚度极为有效，因此在实际工程中需要对接头螺栓进行二次预紧。（5）在负偏心距条件下，接头通常以内弧面接缝混凝土受压破坏的形式破坏，正偏心距条件下，接头通常以手孔侧肋混凝土受拉开裂但试件承载力并不会丧失，当荷载继续增大时，外弧面混凝土才会因受压而以剥落的形式发生破坏。
张厚美，张正林，王建华等[5]根据Sawnz公式将混凝土本构模型简化为了双折线线性强化弹塑性模型，由此推导出混凝土的弹塑性参数的计算公式。并应用有限元分析软件Algor对装配式管片接头进行三维线弹性和弹塑性有限元分析，将分析结果与接头荷载试验测试数值进行对比。最终研究表明:（1）有限元分析软件的计算值与荷载试验值存在较大差异，但两者得出的变化规律基本相同，并且有限元分析得出的结果对于反应结构应力/应变的分布规律具有较大参考意义。（2）线弹性模型和弹塑性模型在较低荷载水平时计算得到的结果差异很小，在荷载较大时弹塑性模型计算结果与试验结果更为接近。（3）接缝转角随着弯矩的增大呈曲线形式增大；接头的抗弯刚度系数随弯矩变化而变化，在不同区间取值得到的计算结果差异较大。因此在计算抗弯刚度系数时，需要按区间分段计算并分别给出计算结果。
蒋洪胜，侯学渊[6]进行了盾构法隧道管片接头转动刚度的理论研究。本次理论研究以上海地铁隧道工程为背景，通过建立力学模型，以当时上海地区地铁隧道管片及其接头的相关参数为标准，利用力学模型编写程序对各组不用组合的模拟数据进行分析并得出结论：（1）在给定的管片厚度以及接头构造的条件下，接头的作用刚度数值是接头作用力水平的函数。接头作用轴力以及联结螺栓预应力对接头的转角都存在一定的抑制作用，接头作用轴力以及联结螺栓预应力都可以使接头转动刚度值增大，但联结螺栓的对接头转动刚度的影响程度较小，接头作用轴力对接头转动刚度的影响较大。（2）在负正弯矩条件下，接头转动刚度的比值为0.3～0.45。在正弯矩条件下，接头转动刚度的取值范围为2200～5500KN·m/rad。在负弯矩条件下，接头转动刚度的取值范围为500～2500KN·m/rad。（3）接头正、负弯矩下转动刚度的降低与管片厚度较小有关，管片厚度较小时，正、负弯矩下接头转动刚度的差值更大，不利于接头的力学和防水性能。为了改善接头的总体受力性能，可以将联结螺栓的位置向中心移动。因此，将联结螺栓向中心移动和减小管片厚度二者相结合，可以在保证接头刚度的情况下提高管片接头的力学性能，同时可以降低工程造价。
曾东洋，何川[7]对地铁盾构隧道管片接头刚度进行了研究。二人在对我国地铁单线区间盾构隧道衬砌结构内力统计研究的基础上，引入了面-面接触单元以及衬垫单元，通过建模模拟的方法，利用三维有限元分析软件对盾构隧道的管片纵向接头进行模拟，对其在不同条件下的接缝端面转角以及接头抗弯刚度的关系进行深入分析与研究。通过theta;-M关系曲线和三维图形曲线分别揭示探讨了在不同影响因素单独或共同作用下接缝转角和接头刚度的变化规律并得出如下结论：（1）管片接头转角大小与结构所受的轴力、弯矩、联结螺栓预斤力、衬垫厚度、螺栓布置位置具有密切联系。接缝转角随着弯矩的增大呈凸面向上的曲线增长，且曲率逐渐减小并趋于稳定；轴力、联结螺栓预紧力对管片接缝的张开存在制约作用，管片的张开度与轴力与螺栓预紧力成反比；接头张开度与管片间接缝衬垫厚度成正比。而联结螺栓布置的位置会直接影响管片接头的张开度，螺栓靠近管片内侧布置时，正弯矩条件下的管片接头张开度受约束效应增强，负弯矩条件下的接头张开度受约束程度减弱。（2）当外加荷载偏心距减小时，管片处于小偏心受压状态，轴力的作用不足以使管片接缝张开，接头的刚度较大。随着荷载偏心距的增大，中性轴外移，管片接头的刚度较小并最终趋于稳定；受与转动支点的相对位置关系的影响，联结螺栓一般靠近管片的内侧布置，管片的正抗弯刚度大于负抗弯刚度，并且此差异与联结螺栓距管片内侧长度成反比；增加幅宽和厚度，增加管片长度，增加接缝衬垫的厚度也都将使管片接头刚度减小。（3）接头刚度是反映盾构隧道衬砌结构的重要参数，反映了接缝处抵抗弯矩作用的能力，接头的抗弯刚度与接缝的自身构造具有不可分割的关系，而受外加荷载的影响较小。（4）地铁盾构隧道的管片接头力学行为十分复杂，具有非线性特征。在衬砌结构的设计中，接头刚度设计与结构的安全与整体的防水性息息相关，若接头的刚度值设计过大将会降低结构的安全性和整体的防水性。在实际工程中，可以通过改变管片结构的尺寸、预紧力的大小、接缝的衬垫厚度、联结螺栓的布置位置等因素来调整管片接头的刚度，对于衬砌结构的受力与防水而言，都具有重大的意义。
钟小春，朱伟，郭涛等[8]以广州地铁盾构隧道为背景，针对管片接头构造的刚度进行了以下工作与研究：首先通过计算机模拟出管片接头的计算模型，其次利用弹塑性有限元分析法对对该管片接头模型进行受力分析以得出管片设计所需要的各项参数，最后与粘贴传力衬垫的管片接头刚度进行比较，得出二者存在的差异并最终得出结论。（1）采用二维非连续有限元弹塑性分析模型对无传力衬垫的管片接头进行模拟研究可产生良好的效果，便于在实际工程中的应用。（2）在接头弯矩较小的条件下，管片接缝转角与接头处弯矩值呈线性关系，此时接头受力及变形情况与无缝构件相同。接缝转角增大的速度随弯矩的增加而增加，但同时螺栓的受力也增大，接缝转角与接头的弯矩又呈线性关系。因此，双直线接头刚度模型多被应用于实际工程中的接头刚度计算。（3）通过与南京地铁盾构管片接头的刚度对比分析可得，传力衬垫可以大幅削弱接头的转动刚度以减小管片整体的弯曲刚度。从另一角度来看，传力衬垫有利于管片接头间的内力传递，对保护管片以及防止施工过程中管片开裂、错台有较好效果，从而提高管片的使用寿命。因此，实际工程中是否需要粘贴传力衬垫，要取决于周围地层条件以及管片的安装精度，并且对施工经验和技术水平有一定要求。
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