[發(fā)明專利]一種地鐵盾構(gòu)隧道管片接頭的短期主動(dòng)加固方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410042925.2
• 申請(qǐng)日: 2014-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN103758532A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳波;歐云龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D11/04
• 分類號(hào): E21D11/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土木工程結(jié)構(gòu)智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用形狀記憶合金螺栓的地鐵盾構(gòu)隧道管片接頭的短期主動(dòng)加固方法。

背景技術(shù)

形狀記憶合金是一種兼有感知和驅(qū)動(dòng)功能的功能材料，目前已廣泛應(yīng)用于儀器儀表、自動(dòng)控制、航空航天、醫(yī)療器具、汽車工程、土木工程、機(jī)器人等領(lǐng)域。

形狀記憶合金在土木工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用包括被動(dòng)控制和主動(dòng)控制兩個(gè)方面，其中后者主要是利用形狀記憶合金特有的形狀記憶效應(yīng)，將常溫下處于馬氏體狀態(tài)的形狀記憶合金固設(shè)在土木工程結(jié)構(gòu)中，環(huán)境作用下結(jié)構(gòu)的變形會(huì)誘發(fā)形狀記憶合金產(chǎn)生變形，或者在結(jié)構(gòu)發(fā)生變形之后再將預(yù)處理過的形狀記憶合金固設(shè)在結(jié)構(gòu)中，此時(shí)只要將形狀記憶合金加熱至其奧氏體相變結(jié)束溫度以上，形狀記憶合金就會(huì)呈現(xiàn)出獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)，進(jìn)而對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的回復(fù)力以減小土木工程結(jié)構(gòu)的變形，從而達(dá)到修復(fù)或加固結(jié)構(gòu)的目的。

目前，人們對(duì)采用形狀記憶合金進(jìn)行土木工程結(jié)構(gòu)修復(fù)或減小結(jié)構(gòu)變形的研究很多，大多是將形狀記憶合金用于梁、柱、板、橋墩、梁柱節(jié)點(diǎn)等結(jié)構(gòu)中，但是還沒有將形狀記憶合金用于地下結(jié)構(gòu)，例如用于地鐵盾構(gòu)隧道管片的相關(guān)研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、高效的采用形狀記憶合金螺栓對(duì)地鐵盾構(gòu)隧道管片接頭進(jìn)行短期主動(dòng)加固的方法。該加固方法主要用于盾構(gòu)隧道襯砌環(huán)的封頂塊與鄰接塊的接頭的加固，加固地鐵盾構(gòu)隧道管片接頭的前提是新建地鐵盾構(gòu)隧道襯砌環(huán)的封頂塊與鄰接塊的接頭部位要有預(yù)留的形狀記憶合金螺栓安裝孔。當(dāng)?shù)罔F盾構(gòu)隧道襯砌環(huán)的封頂塊與鄰接塊的接頭結(jié)構(gòu)損傷較大時(shí)，將預(yù)拉伸過的形狀記憶合金螺栓裝入管片的預(yù)留的形狀記憶合金螺栓安裝孔中，利用形狀記憶合金螺栓對(duì)盾構(gòu)管片接頭產(chǎn)生的閉合回復(fù)力，促使封頂塊與鄰接塊的接頭張開量、連接鋼螺栓拉應(yīng)變以及外弧面混凝土壓應(yīng)變均減小，從而實(shí)現(xiàn)地鐵盾構(gòu)隧道管片接頭的加固。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種地鐵盾構(gòu)隧道管片接頭的短期主動(dòng)加固方法，包括以下步驟：

（1）在盾構(gòu)隧道襯砌環(huán)的封頂塊與鄰接塊的接頭部位預(yù)留形狀記憶合金螺栓安裝孔，封頂塊中手孔的大小應(yīng)便于形狀記憶合金螺栓的裝卸；

（2）當(dāng)封頂塊與鄰接塊的接頭張開量過大，或封頂塊與鄰接塊的外弧面混凝土壓應(yīng)變過大，或封頂塊與鄰接塊的連接鋼螺栓拉應(yīng)變過大時(shí)，將預(yù)拉伸過的形狀記憶合金螺栓裝入封頂塊與鄰接塊的接頭部位預(yù)留的形狀記憶合金螺栓安裝孔中；

（3）對(duì)形狀記憶合金螺栓進(jìn)行加熱，使其溫度達(dá)到奧氏體相變結(jié)束溫度以上并基本保持不變（當(dāng)現(xiàn)有的長(zhǎng)期被動(dòng)加固完成后，即可停止加熱并取下形狀記憶合金螺栓，該溫度持續(xù)時(shí)間即為現(xiàn)有的長(zhǎng)期被動(dòng)加固時(shí)間，如果現(xiàn)有的長(zhǎng)期被動(dòng)加固方法采用粘貼纖維布加固法，則加熱時(shí)間可為膠黏劑完全固化的時(shí)間）。

優(yōu)選的，步驟（3）所述基本保持不變是在完成長(zhǎng)期被動(dòng)加固所需時(shí)間內(nèi)保持形狀記憶合金螺栓溫度在奧氏體相變結(jié)束溫度以上。

優(yōu)選的，所述盾構(gòu)隧道襯砌環(huán)的封頂塊與鄰接塊的接頭部位預(yù)留的形狀記憶合金螺栓安裝孔的數(shù)量宜與所述封頂塊與鄰接塊的連接鋼螺栓的數(shù)量相等。

優(yōu)選的，所述形狀記憶合金螺栓為雙頭螺栓，墊圈和螺母由普通鋼材制成。

優(yōu)選的，所述形狀記憶合金螺栓的直徑不小于所述封頂塊與鄰接塊的連接鋼螺栓的直徑。

優(yōu)選的，所述形狀記憶合金螺栓在常溫下處于馬氏體狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述形狀記憶合金螺栓的預(yù)拉伸應(yīng)變?yōu)?%～6%。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

（1）本發(fā)明加固方法可用于盾構(gòu)隧道管片接頭的緊急加固，可在2個(gè)小時(shí)內(nèi)完成加固，而現(xiàn)有的其他加固方法很難做到。

（2）本發(fā)明加固方法的形狀記憶合金螺栓作為加固設(shè)備，而不是永久性結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可重復(fù)使用，經(jīng)濟(jì)性好。

（3）本發(fā)明加固方法操作簡(jiǎn)單，形狀記憶合金螺栓方便裝卸，不占隧道空間，不影響地鐵的正常運(yùn)營(yíng)。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)例中加固方法的加固對(duì)象，封頂塊與兩個(gè)鄰接塊的接頭部位的正視示意圖。

圖2是圖1所示加固對(duì)象中封頂塊與兩個(gè)鄰接塊的接頭部位的俯視示意圖。

圖3是圖1所示盾構(gòu)管片的A-A向剖面示意圖。

圖4是圖1所示盾構(gòu)管片的B-B向剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。