结构形式3在受外压力下的表现

顶管中心以上土层厚度为25m，重度为18.8k N／m3，所以顶管受到土压力为4.7×105Pa。以下对第三种结构形式进行分析。

从中继间处取出2°作为分析对象：前位管长0.48m，后位管长0.5m，内衬板长0.35m，厚度t=0.034m，内径R=1.8m，弹性模量E=2.03×1011Pa，泊松比μ=0.3，Ramberg-Osgood模型。

为了方便施加压力，将中继间前位管分为两部分，两部分黏接一起，不影响分析结果。前位管与内封板有2mm的间距，前位管与后位管有20mm的间距。

采用8节点体六面体单元划分网格，闭合焊缝和连接焊缝采用焊接单元，并在中继间前位管与内封板之间建立接触对，设定两者为面接触。

计算结果显示，变形量最大值为0.205mm，形状无明显变化。

在土压力作用下，顶管直径变小。图10-2和图10-3为土压力作用下的位移图，前位管尾部位移最小，后位管位移最大。最小位移为0.129mm，最大位移为0.205mm。

图10-2 受外压作用位移图(www.xing528.com)

图10-3 受外压作用位移图（放大50倍）

钢管整体向Y轴负方向移动，说明钢管半径减小，其原因是钢管在外土压力作用下其半径减小。

如图10-4所示，在焊缝处出现应力集中，中继间闭合处出现应力分布不均现象。最大应力为0.84×108Pa，最小应力为0.41×107Pa。如图10-5所示，由于土压力作用，内封板与前位管焊接缝7处应力集中。

图10-4 受外压作用Mises应力图

图10-5 受外压作用Mises应力图（放大50倍）