全断面隧道掘进机(TBM)是大型、高效的隧道施工装备,是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线。它具有高效、环保、经济、安全等优点,适用于复杂地质结构中大埋深、长隧道的施工,在各类隧道施工中得到广泛应用。TBM刀盘受到较大扭矩、轴向力、径向力和倾覆力矩等复杂载荷的综合作用,刀盘转接座与主轴承通过双头螺柱实现连接。现有某一型号TBM,双头螺柱在施工中多次发生断裂现象,严重影响了施工进度,存在严重的安全隐患,也造成一定的经济损失。本文就这一问题展开研究,探求解决问题的方法。研究从分析双头螺柱的实际载荷入手,判断连接面的接触状态,得到极端载荷作用下连接面会发生滑移的结论。建立了双头螺柱连接副的有限元分析模型,分析在给定预紧力和横向偏移条件下双头螺柱的受力状态。分析结果表明,当横向偏移达到5.87mm时,双头螺柱第一扣的两侧受力不均,加剧了螺纹根部处的应力集中,局部最大应力值超过材料的强度极限,进而诱发裂纹,最终导致螺栓的脆性断裂。根据分析结果,提出了保证连接面接触状态的表面处理方法,改进了现有的安装工艺,从而避免双头螺柱的断裂,保证连接的可靠性。本文的研究内容和分析方法,对双头螺柱的设计校核和故障诊断具有一定的指导意义。