[实用新型]一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统

说明书

本实用新型公开了一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统，包括平行间隔设置的第一钢架连接板和第二钢架连接板，设于第一钢架连接板和第二钢架连接板之间的法兰板、聚氨酯弹性体以及定位螺栓；法兰板的一端焊接在第二钢架连接板上，另一端与第一钢架连接板固定；聚氨酯弹性体安装于第一钢架连接板和第二钢架连接板之间，聚氨酯弹性体靠近第一钢架连接板的一端安装有传感器；本实用新型使用聚氨酯弹性体作为承压吸能部件，伸缩量范围可控，整体自适应、安全性好，成本低，重量轻；能够解决现有钢架伸缩量局限，控制伸缩量范围不可控、钢架极限承载能力不可控无法对钢架进行有效保护的问题。

技术领域

本实用新型属于隧道施工工程技术领域，更具体地，涉及一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统。

背景技术

随着我国铁路建设的持续快速发展，铁路线覆盖地域范围广泛。新建铁路经过山区时，通过不同形式的隧道穿越山岭。隧道大变形是隧道修建过程中所遇到的一种极难处理的技术难题，大变形的后果不仅引起隧道施工过程中的安全问题，同时也是后期运营的巨大安全隐患。

当前对于隧道大变形的主要技术措施包括预留变形量、增强初期支护或临时支护、施工二次衬砌以控制围岩变形并提高围岩的自承能力等方面。钢架是支撑围岩的最为有效的手段，广泛应用在大变形隧道中，然而当前使用的钢架接头以刚性连接为主，在大变形发生后会随着变形的持续增大而发生扭曲甚至剪切破坏，极大的降低了初期支护的承载能力，围岩的变形不能有效得到抑制，围岩也经常出现进一步恶化的情况，为了保证隧道结构安全并满足建筑限界，只能拆除初期支护重建，造成了极大的安全风险和极高的建设成本；同时，在工程施工实际中，钢架接头配合钢架支护的下沉，需要实现3～5吨荷载内的大压缩行程内吸收能量的作用，但受安装空间的限制，钢架接头的外形尺寸有限，同时必须具备安全性、稳定性和耐久性。

现有设计虽然研制出了可伸缩钢架，但是其可伸缩量局限，不能有效的控制伸缩量的范围、也不能控制钢架的极限承载能力进而不能对钢架进行有效保护。因此，急需一种可伸缩、伸缩量范围可控、极限承载能力安全余量大且稳定耐久的隧道钢架用自适应承压吸能装置对钢架及隧道内部支撑结构进行有效的保护。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统，使用聚氨酯弹性体作为第一级承力吸能单元适应隧道钢架下沉工况，使用法兰板与第一钢架连接板作为第二级承力单元，可以使钢架处于预设的稳定状态，接触稳定，受力均匀，极限承载能力安全余量大且稳定耐久；在聚氨酯弹性体上设传感器，使得其伸缩量范围可控，整体自适应、安全性好；本实用新型通过螺栓分别将第一钢架连接板和第二钢架连接板与钢架进行连接，通过定位螺栓进行自适应承压吸能系统自身的定位与锁定，操作简单，安装简易；能够解决现有可伸缩钢架可伸缩量局限，不能有效的控制伸缩量的范围、也不能控制钢架的极限承载能力进而不能对钢架进行有效保护的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于隧道钢架的自适应承压吸能系统，包括平行间隔设置的第一钢架连接板和第二钢架连接板，设于所述第一钢架连接板和第二钢架连接板之间的法兰板、聚氨酯弹性体以及定位螺栓；其中，

所述法兰板的一端焊接在所述第二钢架连接板上，另一端通过所述定位螺栓与所述第一钢架连接板固定；

所述聚氨酯弹性体通过定位柱安装于所述第一钢架连接板和第二钢架连接板之间，进而将所述第一钢架连接板和第二钢架连接板连接为一整体；

所述聚氨酯弹性体靠近所述第一钢架连接板的一端选择性安装有传感器，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，所述法兰板与第一钢架连接板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。