[发明专利]一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统及使用方法

权利要求书

1.一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统，其特征在于：包括平行间隔设置的第一钢架连接板(1)和第二钢架连接板(2)，设于所述第一钢架连接板(1)和第二钢架连接板(2)之间的法兰板(3)、聚氨酯弹性体(4)以及定位螺栓(5)；其中，

所述法兰板(3)的一端焊接在所述第二钢架连接板(2)上，另一端通过所述定位螺栓(5)与所述第一钢架连接板(1)固定；

所述聚氨酯弹性体(4)通过定位柱(41)安装于所述第一钢架连接板(1)和第二钢架连接板(2)之间，进而将所述第一钢架连接板(1)和第二钢架连接板(2)连接为一整体；

所述聚氨酯弹性体(4)靠近所述第一钢架连接板(1)的一端选择性安装有传感器(6)，用于对所述自适应承压吸能系统的压缩量和荷载进行实时监控；

所述聚氨酯弹性体(4)作为第一级承力吸能单元吸收隧道钢架下沉产生的能量并将动能转化为弹性势能，同时吸收隧道钢架震动能量，所述法兰板(3)与第一钢架连接板(1)共同作为第二级承力单元进一步吸收剩余载荷，使钢架处于预设的稳定状态，进而对钢架及隧道内部支撑结构进行有效保护。

2.根据权利要求1所述的一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统，其特征在于：所述法兰板(3)的中心轴线与所述第一钢架连接板(1)和所述第二钢架连接板(2)的中心轴线重合。

3.根据权利要求2所述的一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统，其特征在于：所述聚氨酯弹性体(4)为圆柱形；

所述聚氨酯弹性体(4)的回转线分别与第一钢架连接板(1)和第二钢架连接板(2)的中轴线重合。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统，其特征在于：所述法兰板(3)包括一体成型且中空的第一板体(31)和第二板体(32)；

所述第一板体(31)的直径大于所述第二板体(32)的直径；

所述第二板体(32)远离所述第一板体(31)的一端与所述第二钢架连接板(2)焊接固定。

5.根据权利要求4所述的一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统，其特征在于：所述第一板体(31)的圆周上均匀间隔设有多个固位凹槽(311)；

所述定位螺栓(5)通过所述固位凹槽(311)将所述第一板体(31)与所述第一钢架连接板(1)固定。

6.根据权利要求5所述的一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统，其特征在于：所述固位凹槽(311)的开口方向与所述第一板体(31)的径向方向一致。

7.根据权利要求5或6所述的一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统，其特征在于：所述第一板体(31)和所述第二板体(32)设置中空空间，用于减轻重量和容纳所述聚氨酯弹性体(4)。

8.根据权利要求7所述的一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统，其特征在于：所述聚氨酯弹性体(4)设于所述第一板体(31)和所述第二板体(32)的中空空间内，为主要的承力和压缩部件。

9.根据权利要求1-3中任一项或5、6、8中任一项所述的一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统，其特征在于：所述第一钢架连接板(1)和所述第二钢架连接板(2)分别设有多个安装孔，用于与钢架固定和所述定位螺栓(5)的安装。

10.一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统使用方法，应用如权利要求1-9中任一项所述的一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统实现，包括如下步骤：

S100：用定位螺栓将法兰板与第一钢架连接板进行固定，使聚氨酯弹性体处于原始未被压缩状态；

S200：将第一钢架连接板和第二钢架连接板分别与钢架的对应位置进行螺栓连接；

S300：待第一钢架连接板和第二钢架连接板与钢架固定完毕后，将定位螺栓拧出，使自适应承压吸能系统整体进入工作状态；

S400：当隧道钢架支护结构发生下沉位移时，使自适应承压吸能系统的聚氨酯弹性体被压缩，当下沉量达到极限时，法兰板与第一钢架连接板接触，聚氨酯弹性体不再被压缩，自适应承压吸能系统达到稳定状态；

S500：当自适应承压吸能系统需要从钢架上拆卸时，先选用较短的定位螺栓将法兰板与第一钢架连接板固结，再分别拆下第一钢架连接板和第二钢架连接板与钢架连接的螺栓；

S600：如此，就完了自适应承压吸能系统与钢架的安装、使用和拆卸的全部作业。