[發(fā)明專利]形狀記憶合金管網(wǎng)抗震加固方法及其裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010585958.3
• 申請(qǐng)日: 2010-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102095040A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭安薪;高宇;李惠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F16L27/10
• 分類號(hào): F16L27/10;F16L23/036
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及管道技術(shù)，具體說(shuō)就是一種形狀記憶合金管網(wǎng)抗震加固方法及其裝置。

(二)背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展以及城市化進(jìn)程加快，我國(guó)人口和財(cái)富都逐步向城市集中，城市在遭受強(qiáng)烈地震災(zāi)害時(shí)，將不可避免地出現(xiàn)重大損失。管網(wǎng)是城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)了工業(yè)和民用供水、供氣、供油和排污等運(yùn)載功能，為工業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活運(yùn)送各種資源，如同城市的血液循環(huán)系統(tǒng)。生命線管網(wǎng)系統(tǒng)一旦遭到地震破壞，整個(gè)城市的運(yùn)轉(zhuǎn)就將停止，從而帶來(lái)巨大的不可估量經(jīng)濟(jì)損失。自從1971年以來(lái)世界各國(guó)發(fā)生的多次大地震，例如1971年SanFernando地震、1986年P(guān)alm?Springs地震、1989年Loma?Prieta地震、1994年Northridge地震、1995年Kobe地震等，都對(duì)城市生命線工程和管網(wǎng)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的地震災(zāi)害。上述地震災(zāi)害表明，由地震所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失遠(yuǎn)沒(méi)有間接經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，而造成間接經(jīng)濟(jì)損失的原因很大一部分又要?dú)w咎于城市生命線系統(tǒng)的脆弱。有效地提高生命線系統(tǒng)的安全是一項(xiàng)意義極為深遠(yuǎn)的工作。與此同時(shí)，我國(guó)處于幾大板塊交界處，是世界公認(rèn)的地震高發(fā)地區(qū)。自從08年5月12日汶川特大地震以來(lái)，我國(guó)又發(fā)生多次地震，專家預(yù)測(cè)中國(guó)即將進(jìn)入下一個(gè)地震高發(fā)期。由此可見(jiàn)，對(duì)城市生命線系統(tǒng)，尤其是既有管網(wǎng)進(jìn)行抗震加固和改造迫在眉睫。

世界發(fā)達(dá)國(guó)家尤其是美國(guó)，早在1971年San?Fernando地震后就開(kāi)始著手進(jìn)行生命線系統(tǒng)，包括城市管網(wǎng)的抗震加固。先后成立了十余個(gè)相關(guān)組織及部門開(kāi)展管網(wǎng)的抗震加固研究，并在工程實(shí)踐應(yīng)用中取得了較好的效果。Sun和Shien研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于非焊接連接管道而言，80％管道的破壞與管道的連接處破壞有關(guān)，所以管道的加固是減少管道地震破壞的最有效方法。目前對(duì)于管道加固方法主要有兩種：一種是加強(qiáng)連接強(qiáng)度，增強(qiáng)其抵抗能力，但該方法易造成連接部位的脆性破壞；另一種方法是將連接形式設(shè)定為柔性連接，在地震過(guò)程中可以產(chǎn)生較大的變形，從而將主要的變形集中在管道的連接處，保護(hù)了管道本身的破壞。但該方法由于變形集中在管道接口處，易造成管道接口變形過(guò)大，引起泄漏等問(wèn)題。

結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制和智能材料的發(fā)展為土木工程結(jié)構(gòu)抗震加固提供了新的技術(shù)途徑。土木工程中主要的控制方法有主動(dòng)控制、被動(dòng)控制與智能控制。形狀記憶合金是一種具有感知、驅(qū)動(dòng)和自復(fù)位等多種力學(xué)性能的新型功能材料。其中處于奧氏體狀態(tài)的形狀記憶合金具有超彈性特性，當(dāng)其最大變形不超過(guò)8％時(shí)，材料變形完全可以自動(dòng)恢復(fù)。由于形狀記憶合金超彈性特性的良好自復(fù)位功能，是一種對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震加固的優(yōu)良材料。形狀記憶合金材料在航空航天、機(jī)械、醫(yī)用和土木工程等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，其中在土木建筑工程領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了多種自復(fù)位結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制裝置，是一種具有廣泛前景的智能材料。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種減小地震下管道的拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力、耗散地震輸入的能量、減小管網(wǎng)的地震反應(yīng)、保護(hù)管網(wǎng)在地震作用下不發(fā)生損傷破壞的形狀記憶合金管網(wǎng)抗震加固方法裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：所述的形狀記憶合金管網(wǎng)抗震加固裝置，它是由管道、固定連接件法蘭、管道法蘭、管道連接螺栓、形狀記憶合金棒和形狀記憶合金棒連接螺栓組成的，管道連接管道法蘭，管道法蘭連接管道連接螺栓，固定連接件法蘭位于管道法蘭兩側(cè)，固定連接件法蘭連接形狀記憶合金棒，形狀記憶合金棒連接形狀記憶合金棒連接螺栓。所述的一種形狀記憶合金管網(wǎng)抗震加固方法，步驟如下：

第一步：選擇10mm厚的Q235鋼板，制作形狀記憶合金棒固定連接件，連接件的內(nèi)徑與管道外徑相等，外徑不小于內(nèi)徑加上8cm，根據(jù)形狀記憶合棒的數(shù)量，連接件沿外徑周邊對(duì)稱開(kāi)孔，孔徑大小與形狀記憶合棒的直徑相等；

第二步：選擇直徑范圍在10-30mm的奧氏體NiTi形狀記憶合金細(xì)棒，通過(guò)機(jī)械加工在形狀記憶合金棒兩端形成螺紋；

第三步：將固定連接件與管道管壁焊接固定，將形狀記憶合金棒穿入連接件連接孔，并通過(guò)螺栓進(jìn)行緊密固定。

本發(fā)明形狀記憶合金管網(wǎng)抗震加固方法及其裝置，利用形狀記憶合金的超彈性大變形自復(fù)位功能，以及在大變形作用下的耗能能力，減小地震下管道的拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，耗散地震輸入的能量，減小管道的地震反應(yīng)，以保護(hù)管道在地震作用下不發(fā)生損傷破壞。在地震結(jié)束后，由于形狀記憶合金具有自復(fù)位能力，本發(fā)明將使管道的變形得到自動(dòng)復(fù)位，不需任何維修和替換。

(四)附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

(五)具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。