利用材料峰后性能的大行程管型阻尼器的制作方法

本发明涉及隧道工程领域，具体涉及一种利用材料峰后性能的大行程管型阻尼器。

背景技术：

我国正处于隧道工程建设高速发展时期，在交通、矿山、水利等领域大量涉及围岩稳定性问题。在隧道结构穿越软弱、破碎围岩地层时常遇到大变形问题，表现为隧道围岩持续变形量大，初期支护混凝土剥裂、掉块、压碎，钢架扭曲，导致施工难度大、施工进度缓慢、病害治理困难、施工风险增高、施工成本激增。

在遇到大变形病害时，现有应对方法多为在结构破坏处打设锚杆、背后注浆、施做套拱、拆换初期支护等，在未施工处加强支护参数，如打设锚杆(索)、小导管注浆、增加喷混凝土厚度等，但实践表明，单纯的增加支护参数并不能有效治理大变形问题，如木寨岭隧道、新城子隧道等，其施工期间多次加强支护参数、改变二衬施做时机、多次反复拆换初期支护后依旧未解决大变形问题。究其原因，隧道支护结构受到的为围岩变形带来的形变压力，单纯的依靠支护阻力来硬抗围岩带来的形变压力是不可行的，上述在施工中反复拆换发生严重变形破坏的初期支护的行为，其本质就是在初期支护约束下的逐步变形释放围岩形变压力的过程，直至围岩压力释放完毕，洞室才能趋于稳定。

现今，“抗放结合”支护结构有恒阻大变形锚杆(索)和可伸缩钢架。恒阻大变形锚杆(索)可在提供恒定工作阻力的情况下进行大幅度变形的锚杆(索)，可称之为“恒阻器”，现已应用于多处矿山巷道中，其运用方法为在巷道周边打设恒阻大变形锚杆(索)系统，锚杆(索)可在提供120-130kN的工作阻力下持续发生300mm-1000mm的变形量，通过锚杆(索)系统对巷道进行支护。可伸缩钢架采用U型钢和可滑动接头，钢架可在提供一定支护阻力下，沿环向压缩变形。

恒组大变形锚杆(索)和可伸缩钢架主要用于矿山巷道中，不适用于隧道工程，因其为独立的工作体系，而隧道中开挖后施做初期支护是需要喷射混凝土的，混凝土结构的可变性能力是有限的，一旦初期支护形成封闭的混凝土结构，恒组大变形锚杆(索)和可伸缩钢架就失去了其设置的意义。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种利用材料峰后性能的大行程管型阻尼器，在阻尼器变形过程中，阻尼器协同隧道结构对围岩支护的同时允许围岩产生收缩变形，释放围岩压力。在实际运用中，围岩压力在阻尼器的屈服变形阶段释放完成，若围岩压力未在阻尼器屈服变形阶段释放完成，则阻尼器的压实阶段可提供最终的安全保证。

具体技术方案如下：

一种利用材料峰后性能的大行程管型阻尼器，包括第一连接板、第二连接板和阻尼管，所述第一连接板和所述第二连接板的板面正对设置，所述阻尼管的外周面与所述第一连接板的板面和所述第二连接板的板面固定。

并列技术方案的进一步限定，所述阻尼管的横截面为多边形。

进一步的，所述多边形为偶数边。

并列技术方案的进一步限定，所述阻尼管的横截面为圆形。

连接板将阻尼管夹持在中间，当第一连接板和第二连接板受到挤压力时，阻尼管也受到挤压，阻尼管发生形变，形变主要分3个阶段，第1阶段为阻尼管的弹性变形阶段，压力随变形线性增加，第2阶段为阻尼管的屈服残余变形阶段，压力随变形恒定，第3阶段为阻尼管的压实变形阶段，压力随变形增加，其中第2阶段是阻尼管变形的主体，调节阻尼管的半径和薄厚，可调节波纹管的恒定压力值大小。阻尼器在恒定的压力下持续大变形，阻尼管形变带动整体支护结构产生收缩变形，从而实现控制隧道结构内力、释放围岩压力，增加整体结构的安全系数。

阻尼器利用材料强度峰后性能，可在提供一定阻力的情况下，允许较大压缩位移；阻尼器的峰值阻力、峰后阻力和最大行程可调节；阻尼器的变形方向可控制，在大行程工作时，变形后的阻尼器不侵入隧道净空；阻尼器可以通过螺栓孔与连接筋与多种形式的隧道支护结构及其多种部位处组合；隧道初期支护结构除了正截面偏心受压，还受沿径向的剪切力，阻尼器有足够的抗剪切能力；阻尼器可以通过连接板相连在隧道纵向组成通长的梁；标定阻尼器“荷载- 位移”曲线后，可根据阻尼器的位移量测定结构内力或围岩压力；阻尼器可用喷射或浇筑混凝土锁死以实现临时增阻的功能。

并列技术方案的进一步限定，所述阻尼管的横截面为椭圆形。

并列技术方案的进一步限定，所述第一连接板和所述第二连接板上均设有连接筋和螺栓孔。

并列技术方案的进一步限定，所述连接筋垂直于所述第一连接板和所述第二连接板的板面。

本发明的有益效果为：

1、支撑且可变形，阻尼器自身有一定强度，在第一连接板和第二连接板受到挤压时，对阻尼管的轴线方向上施加压力，在阻尼器压缩变形过程中，阻尼器协同隧道结构对围岩支护的同时允许围岩产生收缩变形，释放围岩压力，增加隧道结构的安全系数。

2、适用的范围广，即可作为环向方向的阻尼器使用，也可以作为径向方向的阻尼器使用。

3、可以适应不同形状，第一连接板和第二连接板可以适应性设计为直板结构，适应平面的接触面，也可以设计为拱桥状结构的板，以适应隧道内壁的曲面结构，以及其他适应性调整。

4、制造方便、施工周期短，可以对阻尼器进行预制成品，然后在隧道施工时，进行安装施工即可，且阻尼器的结构简单，在制造成本更加，制造也方便。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的结构示意图。

图3为本发明实施例三的结构示意图。

图4为本发明实施例四的结构示意图。

图5为本发明安装在环向时的结构示意图。

图6为本发明安装在径向时的结构示意图。

图7为阻尼器的压力和形变位移关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，实施例一，一种利用材料峰后性能的大行程管型阻尼器，包括第一连接板1、第二连接板2和阻尼管3，且均由低碳钢制成，所述第一连接板1和所述第二连接板2的板面正对设置，所述阻尼管3的外周面与所述第一连接板1的板面和所述第二连接板2的板面固定。所述阻尼管3的横截面为正六边形。

如图2所示，实施例二，一种利用材料峰后性能的大行程管型阻尼器，包括第一连接板1、第二连接板2和阻尼管3，所述第一连接板1和所述第二连接板2的板面正对设置，所述阻尼管3的外周面与所述第一连接板1的板面和所述第二连接板2的板面固定。所述阻尼管3的横截面为圆形。

如图3所示，实施例三，一种利用材料峰后性能的大行程管型阻尼器，包括第一连接板1、第二连接板2和阻尼管3，所述第一连接板1和所述第二连接板2的板面正对设置，所述阻尼管3的外周面与所述第一连接板1的板面和所述第二连接板2的板面固定。所述阻尼管3的横截面为椭圆形。

如图4所示，实施例四，在实施例二的基础上做了增加，所述第一连接板1 和所述第二连接板2上均设有连接筋4和螺栓孔5。所述连接筋4垂直于所述第一连接板1和所述第二连接板2的板面。

如图5所示，利用材料峰后性能的大行程管型阻尼器为环向方向提供支撑和变形，钢架7位于利用材料峰后性能的大行程管型阻尼器的两侧即钢架7与第一连接板1和第二连接板2通过螺栓固定。

如图6所示，利用材料峰后性能的大行程管型阻尼器为径向方向提供支撑和变形，利用材料峰后性能的大行程管型阻尼器位于围岩6和钢架7之间，且第一连接板1的板面和钢架7接触，第二连接板2的板面和围岩6接触。

如图7所示，阻尼网片在形变过程中包括三个阶段，1、弹性阶段，2、恒阻变形阶段，3、压实阶段。

阻尼器受压从弹性变形，到屈服变形，再到最终被压实。在阻尼器变形过程中，阻尼器协同隧道结构对围岩支护的同时允许围岩产生收缩变形，释放围岩压力。在实际运用中，围岩压力在阻尼器的屈服变形阶段释放完成，若围岩压力未在阻尼器屈服变形阶段释放完成，则阻尼器的压实阶段可提供最终的安全保证。