CN107091093A - 基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，包括电涡流加热装置、形状记忆合金圈、钢环；所述电涡流加热装置包括两个高频交变电源和两段漆包线，所述漆包线缠绕在形状记忆合金圈上，并与交变电源连接；所述形状记忆合金圈放置于已变形盾构隧道内侧；所述钢环放置于已纠正变形的盾构隧道内侧。本发明克服现有突发地表堆载造成地铁盾构隧道变形时，缺少主动将变形的隧道横截面恢复为圆形的装置；同时本发明基于电涡流加热启动形状记忆合金圈纠正已变形盾构隧道，具有热启动响应快的优点，另外形状记忆合金圈在室温时可以变形从而适应任意横截面形状的已变形盾构隧道。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程研究领域,尤其涉及一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置及方法。
背景技术
伴随着城市地铁盾构隧道的快速发展，地铁盾构隧道频受邻近工程扰动，例如工程实例表明地表突发大量堆土造成下方盾构隧道拼装管片变形，例如盾构隧道横截面由圆形变为“横鸭蛋”形，严重影响隧道结构和运营安全。地表突发大量堆土造成地铁盾构隧道变形后，目前的加固方法是在隧道内侧用钢环拼接焊接加固，同时在地表上方卸载，等待变形隧道横截面由“横鸭蛋”向圆形回弹，但工程实例表明这样被动等待变形隧道回弹效果不佳。因此需要一种主动让横截面变形的盾构隧道由“横鸭蛋”形变为圆形的装置。
发明内容
本发明为了克服现有突发地表堆载造成地铁盾构隧道变形时，缺少主动将变形的隧道横截面恢复为圆形的装置，本发明提供了一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置及方法。
本发明的技术方案：一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，包括电涡流加热装置、形状记忆合金圈、钢环；所述电涡流加热装置包括两个高频交变电源和两段漆包线，所述两段漆包线缠绕在形状记忆合金圈上，分别与交变电源连接；所述形状记忆合金圈放置于已变形盾构隧道内侧；所述钢环放置于已恢复原状的盾构隧道内侧。
优选地，所述形状记忆合金圈为圆环形，加热后外径与隧道圆形内径相等。
优选地，所述形状记忆合金圈为双程形状记忆效应，室温时可受压变为任何形状，加热时表现为圆环形。
优选地，所述钢环由6个钢管片拼装而成，且钢环外径与圆形隧道内径相等。
一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的方法，包括下述步骤：
步骤1：在室温时对形状记忆合金圈施加载荷使其变形，然后把此形状记忆合金圈运至已变形的地铁盾构隧道横截面处；
步骤2：将两段漆包线分别缠绕在形状记忆合金圈下部，并分别与高频交变电源连接；
步骤3：打开电源，漆包线中通高频交变电流，电涡流效应使形状记忆合金产生大量热，形状记忆合金圈恢复为原有圆环状态，将已变形的盾构隧道管片向外顶起，使已变形隧道的横截面由“横鸭蛋”形变为圆形；
步骤4：用钢环替换形状记忆合金圈加固盾构隧道。
本发明的有益效果是克服现有突发地表堆载造成地铁盾构隧道变形时，缺少主动将变形的隧道横截面恢复为圆形的装置，本发明提供了一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置及方法，同时本发明基于电涡流加热启动形状记忆合金圈纠正盾构隧道，具有热启动响应快的优点，另外形状记忆合金圈在室温时可以变形从而适应任意横截面形状的已变形盾构隧道。
附图说明
图1为本发明的未变形盾构隧道横截面示意图；
图2为本发明的已变形盾构隧道横截面示意图；
图3为本发明的形状记忆合金圈纠正变形盾构隧道示意图；
图4为本发明的钢环加固已纠正变形的盾构隧道示意图；
图中1.地铁盾构隧道管片，2.第一高频交变电源，3.第二高频交变电源B，4.第一漆包线，5.形状记忆合金圈，6.组成钢环的钢管片，7. 第二漆包线，8. 地表突发堆载压力。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1-4中基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，包括电涡流加热装置、形状记忆合金圈5、钢环；图3中所述电涡流加热装置包括第一高频交变电源2、第二高频交变电源3、第一漆包线4和第二漆包线7，所述第一漆包线4和第二漆包线7缠绕在形状记忆合金圈5上，所述第一漆包线4和第一高频交变电源2连接，所述第二漆包线7和第二高频交变电源3连接；图3中所述形状记忆合金圈5放置于已变形盾构隧道内侧；所述组成钢环的钢管片6放置于已纠正变形的盾构隧道内侧。
本发明基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道装置的工作过程如下：
步骤1：在室温时对形状记忆合金圈5施加载荷使其变形，然后把此形状记忆合金圈5运至如图2所示的因地表突发堆载压力8造成变形的地铁盾构隧道横截面处，然后施加载荷使形状记忆合金圈5紧贴在隧道管片1内侧，同时在形状记忆合金圈5和隧道管片1之间留下缠绕第一漆包线4和第二漆包线7的空隙；
步骤2：如图3所示将第一漆包线4和第二漆包线7分别缠绕在形状记忆合金圈5下部，将第一漆包线4和第一高频交变电源2连接，将第二漆包线7和第二高频交变电源3连接；
步骤3：打开第一高频交变电源2和第二高频交变电源3，在第一漆包线4和第二漆包线7通高频交变电流，电涡流效应使形状记忆合金圈5产生大量热量，这时形状记忆合金圈5恢复为原有圆环状态，将已变形的盾构隧道管片1向外顶起，使已变形隧道的横截面由“横鸭蛋”形变为圆形；
步骤4：如图4所示，在已纠正变形的盾构隧道中用组成钢环的钢管片6替换形状记忆合金圈5，钢管片6之间通过焊接组成完整钢环。
Claims (6)
1.一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，其特征在于：其包括电涡流加热装置、形状记忆合金圈、钢环；所述形状记忆合金圈放置于已变形盾构隧道内侧，电涡流加热装置能对形状记忆合金圈加热，形状记忆合金圈高温变形后能带动盾构隧道恢复原状；所述钢环放置于已恢复原状的盾构隧道内侧。
2.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，其特征在于：所述电涡流加热装置包括两个高频交变电源和两段漆包线，所述两段漆包线缠绕在形状记忆合金圈上，分别与两个高频交变电源连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，其特征在于：所述形状记忆合金圈为圆环形，加热后外径与隧道圆形内径相等。
4.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，其特征在于：所述形状记忆合金圈为双程形状记忆效应，室温时可受压变为任何形状，加热时表现为圆环形。
5.根据权利1所述的一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置：所述钢环由6个钢管片拼装而成，且钢环外径与圆形隧道内径相等。
6.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的方法，其特征在于：其包括下述步骤：
步骤1：在室温时对形状记忆合金圈施加载荷使其变形，然后把此形状记忆合金圈运至已变形的地铁盾构隧道横截面处，加载使形状记忆合金圈与已变形盾构隧道内侧接触，同时在形状记忆合金圈和隧道内侧留下安放漆包线孔隙；
步骤2：将两段漆包线分别缠绕在形状记忆合金圈下部，并分别与高频交变电源连接；
步骤3：打开电源，漆包线中通高频交变电流，电涡流效应使形状记忆合金产生大量热，形状记忆合金圈恢复为原有圆环状态，将已变形的盾构隧道管片向外顶起，使已变形隧道的横截面由“横鸭蛋”形变为圆形；
步骤4：用钢环替换形状记忆合金圈加固盾构隧道。
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