[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

说明书

本发明提供了一种盾构隧道管片振动与冲击预估控制方法及减振抗冲击装置，其中，该方法包括：S1、检测管片载荷特征量，判断载荷类型并与预置的安全特征量进行比较，若载荷特征量大于预置的安全特征量，则启动磁控阻尼装置；S2、预估管片受到的载荷特性参数；S3、根据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，使减振抗冲击装置在振动或冲击载荷发生过程中产生预期的理想阻尼力，实现了磁控阻尼系统同时对振动或者冲击载荷特性的预估可控。

技术领域

本发明涉及城市地铁运营时期盾构隧道管片的结构健康与安全技术领域，尤其涉及盾构隧道管片振动与冲击预估控制方法以及控制系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展，城市地铁的建设获得爆发式增长，城市地铁在拉近人们之间交往距离、极大的缓解城市交通压力、给出行带来巨大便捷的同时，也给运营期的安全带来了巨大的挑战。

盾构法施工其具有快速、安全、环保的特点而广泛的应用于地铁隧道修建中。然而，盾构法施工巨大的土体扰动使得隧道周围的应力场发生改变，再加上运营期的车辆的运行带来的振动、冲击等因素，使得隧道结构健康监测及稳定性控制就成为一项复杂、难以控制的系统工程。传统的以管片位移、变形、应力变化等参数的变化来反映隧道结构健康监测方式与隧道机构的稳定性控制方式是分开进行的，这种方式很难适宜运营期的盾构隧道受长期交变载荷的实际状况，控制的实时性和准确性难以保障。

发明内容

为解决以上的技术问题，本发明提供了一种盾构隧道管片振动与冲击预估控制方法以及控制系统解决了磁控阻尼系统同时对振动或者冲击载荷特性的预估可控，实现了复杂载荷条件下的城市地铁盾构隧道管片的稳定性控制的技术问题。

根据上述技术问题，其技术方案如下：

一种盾构隧道管片振动与冲击预估控制方法，其要点在于，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。

进一步，所述步骤S1包括以下步骤：

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。

进一步，所述步骤S12包括以下步骤：

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、第二压力传感单元、第三压力传感单元、第四压力传感单元、第五压力传感单元、第六压力传感单元、第七压力传感单元、第八压力传感单元均会产生变形，能够得出各个传感单元的电容变化值。