[发明专利]盾构隧道管片振动与冲击预估控制方法以及控制系统

权利要求书

1.一种盾构隧道管片振动与冲击预估控制方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

S1、检测管片载荷特征量，将载荷类型并与预置的安全特征量进行比较，当载荷特征量大于预置的安全特征量时，启动磁控阻尼装置；

S2、预估管片受到的载荷特性参数；

S3、通过管片载荷特征量和载荷特性参数，预估阻尼调节需求方位和预置磁控阻尼装置励磁线圈初始电流，使磁控阻尼装置在振动或冲击载荷发生过程中产生相应的阻尼力；

其中，所述步骤S1按照以下步骤进行：

S11、通过压力传感器分别检测管片螺栓受到的拉力、碰撞冲击物体与管片间的距离；

S12、根据步骤S11的测量结果计算管片受到冲击载荷的发生时间和管片受力的变化量；

S13、将冲击载荷发生的时间与预置的安全时间、管片受力变化量与预制的安全变化量分别进行比较，其中，所述预制的安全时间为阻尼装置的响应滞后时间与碰撞冲击物体与管片间相对距离的检测周期之和，所述安全变化量根据盾构管片连接综合受力实验测定结果进行设置；

S14、所述冲击载荷发生的时间大于等于预置的安全时间时，或者管片受力变化量小于预制安全变化量时，则返回步骤S11；所述冲击载荷发生的时间小于预置的安全时间时，或者管片受力变化量大于等于预制安全变化量时，则启动磁控阻尼装置；

其中，所述步骤S12按照以下步骤进行：

S121、当管片受力发生变化时，连接螺栓将力作用在周向分布的阻尼调节器上，使分布在各个阻尼调节器上的传感单元受到不同程度的挤压，即第一压力传感单元(n1)、第二压力传感单元(n2)、第三压力传感单元(n3)、第四压力传感单元(n4)、第五压力传感单元(n5)、第六压力传感单元(n6)、第七压力传感单元(n7)、第八压力传感单元(n8)均会产生变形，能够得出各个传感单元的电容变化值；

S122、所述管片受到外载荷冲击作用时，通过均布在管片上的第一雷达传感器(11F)、第二雷达传感器(11B)、第三雷达传感器(11L)、第四雷达传感器(11R)检测到的冲击物距离，计算管片发生冲击的时间。

2.根据权利要求1所述的盾构隧道管片振动与冲击预估控制方法，其特征在于，所述步骤S121包括以下步骤：

S1211、根据检测传感单元的电容变化值计算出对应的应力变化，按下式获取单个阻尼器的轴向拉力：

F_nz＝F_n1+F_n2+…+F_n8 (1)

式(1)中，F_nz是单个阻尼器轴向作用力；F_n1为第一压力传感单元的轴向作用力；F_n2为第二压力传感单元的轴向作用力；F_n3为第三压力传感单元的轴向作用力；F_n4为第四压力传感单元的轴向作用力；F_n5为第五压力传感单元的轴向作用力；F_n6为第六压力传感单元的轴向作用力；F_n7为第七压力传感单元的轴向作用力；F_n8为第八压力传感单元的轴向作用力；

S1212、根据计算单个阻尼器轴向拉力和所有阻尼器安装在管片上的4个大方向，计算检测周期Δt内单个阻尼器轴向拉力变化量，其中，各个阻尼器安装在管片上的4个大方向分别为环向左侧、环向右侧、轴向前端、轴向后端；环向左侧分别为第一环向左侧(3L1)和第二环向左侧(3L2)；环向右侧分别为第一环向右侧(7R1)和第二环向右侧(7R2)；轴向前端分别为第一轴向前端(10F1)、第二轴向前端(10F2)和第三轴向前端(10F3)；轴向后端分别为第一轴向后端(5B1)、第二轴向后端(5B2)和第三轴向后端(5B3)，计算检测周期Δt内单个阻尼器轴向拉力变化量；

S1213、根据单个阻尼器轴向拉力变化量进入步骤S13进行判定。