一种沉管隧道管节对接工程中滑道的可靠性预测方法技术

本发明专利技术公开了一种沉管隧道管节对接工程中滑道的可靠性预测方法，搭建原型试验系统，原型试验系统包括底部支撑基础、顶部反力支撑结构、竖向力加载机构、水平顶推力加载机构、滑道变形测量系统和数据处理系统；在底部支撑基础的顶面以及顶部反力支撑结构的底面分别固定安装待测试滑道，竖向力加载机构位于底部支撑基础和顶部反力支撑结构之间，水平顶推力加载机构位于水平顶推力加载机构的一侧；通过控制竖向力加载机构和水平顶推力加载机构的千斤顶工作，来模拟推动隧道管节沿滑道移动的工况；过程中，各油压检测单元的检测数据和滚轮位移传感器的检测数据实时发送给数据处理系统，由数据处理系统进行滑道摩擦系数的计算以及滑道可靠性的评估。及滑道可靠性的评估。及滑道可靠性的评估。

【技术实现步骤摘要】
一种沉管隧道管节对接工程中滑道的可靠性预测方法


[0001]本专利技术涉及沉管隧道对接工程项目中预测施工方案可行性的预测
，特别是涉及一种沉管隧道管节对接工程中滑道的可靠性预测方法。

技术介绍

[0002]某沉管隧道工程中隧道管节的对接采用的是水下推出式对接方式，滑道作为对接方案中的重要组成部分，其设计方案的可靠性需要充分评估。此外，隧道管节在推出过程中，整体稳定性受其底部滑道摩擦系数影响较大，因此为了保证推出段正常压接，也需要准确预测出不同工况下滑道的摩擦系数范围。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种沉管隧道管节对接工程中滑道的可靠性预测方法。
[0004]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0005]一种沉管隧道管节对接工程中滑道的可靠性预测方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1，收集沉管隧道管节对接工程施工的工艺参数，所述工艺参数包括待对接的隧道管节的材质、尺寸和重量，以及滑道材质、尺寸和布置形式；
[0007]步骤2，搭建原型试验系统，原型试验系统包括底部支撑基础、顶部反力支撑结构、待测试滑道、竖向力加载机构、水平顶推力加载机构、滑道变形测量系统和数据处理系统；
[0008]所述顶部反力支撑结构通过竖向支撑框架固定架设在底部支撑基础的上方，顶部反力支撑结构和底部支撑基础之间形成一定的安装空间；
[0009]在底部支撑基础的顶面以及顶部反力支撑结构的底面分别固定安装待测试滑道，待测试滑道的材质、尺寸和布置形式均与真实施工现场的原型滑道相同；
[0010]所述竖向力加载机构位于底部支撑基础和顶部反力支撑结构之间，竖向力加载机构包括竖向千斤顶、上安装板、下安装板以及上摩擦测试梁和下摩擦测试梁，所述竖向千斤顶的数量为n个，安装在上安装板和下安装板之间，每个竖向千斤顶各自连接一个液压泵站，并且每个液压泵站均安装有油压检测单元；所述上摩擦测试梁安装在上安装板的顶部，下摩擦测试梁安装在下安装板的底部；所述上摩擦测试梁和下摩擦测试梁的材质与隧道管节的外覆金属层的材质相同；
[0011]所述水平顶推力加载机构位于水平顶推力加载机构的一侧，水平顶推力加载机构包括前箱梁、水平千斤顶、千斤顶支撑座、后部反力支座，水平千斤顶安装在千斤顶支撑座上，水平千斤顶的动作杆的前端连接前箱梁，水平千斤顶的尾端连接后部反力支座；所述水平千斤顶的数量为m个，每个水平千斤顶各自连接一个液压泵站，并且每个液压泵站均安装有油压检测单元；
[0012]所述滑道变形测量系统，包括多个滚轮位移传感器，安装在底部支撑基础上，滚轮位移传感器的顶端顶在竖向力加载机构的下摩擦测试梁的下表面；所述滚轮位移传感器连
接至数据处理系统，将检测数据实时发送给数据处理系统；
[0013]步骤3，调整所述竖向千斤顶的压力，模拟施工现场隧道管节对滑道的压力F
N1
；调节所述水平千斤顶的压力及流量，将所述竖向力加载机构整体推出，推出速度v1、推力F1，模拟施工现场对隧道管节推出的过程；过程中，各油压检测单元的检测数据和滚轮位移传感器的检测数据实时发送给数据处理系统，由数据处理系统进行滑道摩擦系数的计算以及滑道可靠性的评估：
[0014]1，滑道可靠性的评估
[0015]数据处理系统根据滚轮位移传感器检测的位移量数据来评估整条待测试滑道的可靠性，实现预测出隧道管节能否在当前所在的滑道的矩形滑板上向前滑入下一块矩形滑板；
[0016]2，滑道摩擦系数的计算
[0017]数据处理系统根据竖向千斤顶和水平千斤顶对应的油压检测单元的检测数据和已知的竖向千斤顶和水平千斤顶的活塞杆面积计算出摩擦系数μ1；
[0018][0019]f1是运动过程中底部支撑基础顶面上的待测试滑道受到的摩擦力，等于所述的所有水平千斤顶的推力总和的一半；F
N1
是底部支撑基础顶面上的待测试滑道受到的正压力，等于所述竖向千斤顶的推力总和；
[0020]步骤4，根据需要，更换不同的待测试滑道，然后重复步骤3，通过调整竖向千斤顶的压力以及水平千斤顶的压力及流量，即可通过数据处理系统预测出不同的待测试滑道在受不同重量的隧道管节压力F
Ni
、不同推力F
i
和不同推出速度v
i
条件下的可靠性以及滑道摩擦系数μ
i
。
[0021]在上述技术方案中，所述底部支撑基础由钢梁焊接而成，形成一个稳定的具有足够强度的长条形矩形结构；所述顶部反力支撑结构为矩形箱体结构，在顶部反力支撑结构和底部支撑基础之间设置拉杆。
[0022]在上述技术方案中，单条待测试滑道包括沿直线排布的多块矩形滑板。
[0023]在上述技术方案中，所述滚轮位移传感器的顶部具有一个滚轮，使该传感器的顶部与下摩擦测试梁的下表面为滚动接触。
[0024]在上述技术方案中，当竖向力加载机构的下摩擦测试梁下压底部支撑基础上的待测试滑道时，通过滚轮位移传感器检测到下摩擦测试梁的位移量，将该位移量等于被压的待测试滑道发生的压缩变形量；所述滚轮位移传感器连接至数据处理系统，将检测数据实时发送给数据处理系统。
[0025]在上述技术方案中，通过控制竖向千斤顶伸长，使上摩擦测试梁对顶部反力支撑结构底面的待测试滑道施加压力，同时使下摩擦测试梁对底部支撑基础顶面的待测试滑道施加压力，从而模拟隧道管节对滑道产生压力的工况。
[0026]在上述技术方案中，在数据处理系统中预设了安全阈值，将检测的位移量与设定的安全阈值相比较，当检测的位移量大于设定安全阈值时，则预测为隧道管节不能在当前所在的滑道的矩形滑板上向前滑入下一块矩形滑板。
[0027]在上述技术方案中，定义所述n个竖向千斤顶的活塞杆面积依次为B1、B2、
B3....B
n
，并且n个竖向千斤顶所对应的n个液压泵站的油压检测单元的检测值依次为Q1、Q2、Q3....Q
n
；则底部支撑基础顶面上的待测试滑道受到的正压力为：
[0028]在上述技术方案中，定义所述m个水平千斤顶的活塞杆面积依次为A1、A2、A3....A
m
，并且m个水平千斤顶所对应的m个液压泵站的油压检测单元的检测值依次为P1、P2、P3....P
m
；则底部支撑基础顶面上的待测试滑道受到的摩擦力为：
[0029]本专利技术的有益效果是：
[0030]本专利技术的预测方法通过建立原型试验的底部支撑基础、顶部反力支撑结构、待测试滑道、竖向力加载机构、水平顶推力加载机构、滑道变形测量系统和数据处理系统等，待测试滑道布置与施工现场一致，能够实现模拟各种施工方案滑道受力以及推出段运动过程，能够真实、准确的预测出不同的待测试滑道在受不同重量的隧道管节压力、不同推力和不同推出速度条件下的可靠性以及滑道摩擦系数，为项目建设提供可靠的测试数据和技术保障。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沉管隧道管节对接工程中滑道的可靠性预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，收集沉管隧道管节对接工程施工的工艺参数，所述工艺参数包括待对接的隧道管节的材质、尺寸和重量，以及滑道材质、尺寸和布置形式；步骤2，搭建原型试验系统，原型试验系统包括底部支撑基础、顶部反力支撑结构、待测试滑道、竖向力加载机构、水平顶推力加载机构、滑道变形测量系统和数据处理系统；所述顶部反力支撑结构通过竖向支撑框架固定架设在底部支撑基础的上方，顶部反力支撑结构和底部支撑基础之间形成一定的安装空间；在底部支撑基础的顶面以及顶部反力支撑结构的底面分别固定安装待测试滑道，待测试滑道的材质、尺寸和布置形式均与真实施工现场的原型滑道相同；所述竖向力加载机构位于底部支撑基础和顶部反力支撑结构之间，竖向力加载机构包括竖向千斤顶、上安装板、下安装板以及上摩擦测试梁和下摩擦测试梁，所述竖向千斤顶的数量为n个，安装在上安装板和下安装板之间，每个竖向千斤顶各自连接一个液压泵站，并且每个液压泵站均安装有油压检测单元；所述上摩擦测试梁安装在上安装板的顶部，下摩擦测试梁安装在下安装板的底部；所述上摩擦测试梁和下摩擦测试梁的材质与隧道管节的外覆金属层的材质相同；所述水平顶推力加载机构位于水平顶推力加载机构的一侧，水平顶推力加载机构包括前箱梁、水平千斤顶、千斤顶支撑座、后部反力支座，水平千斤顶安装在千斤顶支撑座上，水平千斤顶的动作杆的前端连接前箱梁，水平千斤顶的尾端连接后部反力支座；所述水平千斤顶的数量为m个，每个水平千斤顶各自连接一个液压泵站，并且每个液压泵站均安装有油压检测单元；所述滑道变形测量系统，包括多个滚轮位移传感器，安装在底部支撑基础上，滚轮位移传感器的顶端顶在竖向力加载机构的下摩擦测试梁的下表面；所述滚轮位移传感器连接至数据处理系统，将检测数据实时发送给数据处理系统；步骤3，调整所述竖向千斤顶的压力，模拟施工现场隧道管节对滑道的压力F
N1
；调节所述水平千斤顶的压力及流量，将所述竖向力加载机构整体推出，推出速度v1、推力F1，模拟施工现场对隧道管节推出的过程；过程中，各油压检测单元的检测数据和滚轮位移传感器的检测数据实时发送给数据处理系统，由数据处理系统进行滑道摩擦系数的计算以及滑道可靠性的评估：1，滑道可靠性的评估数据处理系统根据滚轮位移传感器检测的位移量数据来评估整条待测试滑道的可靠性，实现预测出隧道管节能否在当前所在的滑道的矩形滑板上向前滑入下一块矩形滑板；2，滑道摩擦系数的计算数据处理系统根据竖向千斤顶和水平千斤顶对应的油压检测单元的检测数据和已知的竖向千斤顶和水平千斤顶的活塞杆面积计算出摩擦系数μ1；f1是运动过程中底部支撑基础顶面上的待测试滑道受到的摩擦力，等于所述的所有水平千斤顶的推力总和的一半；F
N1
是底部支撑基础顶面上的待测试滑道受到的正压力，等于所述竖向千斤顶的推力总...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩涛，宋神友，何平，刘亚平，吕迎雪，丁广佳，刘思国，胥新伟，徐彦东，徐宾宾，岳远征，宁进进，李泽，孙运佳，李琛，
申请(专利权)人：中交第一航务工程局有限公司深中通道管理中心，
类型：发明
国别省市：