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      形狀記憶12cr1movg合金管網抗震加固方法及其裝置的制作方法

      作者:admin 來源:www.atithipalace.com 日期:2019-03-31 14:35
      形狀記憶12cr1movg合金管網抗震加固方法及其裝置的制作方法

      技術領域:

      本發明涉及管道技術,具體說就是一種形狀記憶12cr1movg合金管網抗震加固方法及其裝置。

      背景技術:

      隨著經濟和社會的發展以及城市化進程加快,我國人口和財富都逐步向城市集 中,城市在遭受強烈地震災害時,將不可避免地出現重大損失。管網是城市運行的重要基礎 設施,承擔了工業和民用供水、供氣、供油和排污等運載功能,為工業生產及人們的日常生 活運送各種資源,如同城市的血液循環系統。生命線管網系統一旦遭到地震破壞,整個城市 的運轉就將停止,從而帶來巨大的不可估量經濟損失。自從1971年以來世界各國發生的多 次大地震,例如 1971 年 SanFernando 地震、1986 年Palm Springs 地震、1989 年Loma Prieta 地震、1994年Northridge地震、1995年Kobe地震等,都對城市生命線工程和管網系統造成 嚴重的地震災害。上述地震災害表明,由地震所造成的直接經濟損失遠沒有間接經濟損失 嚴重,而造成間接經濟損失的原因很大一部分又要歸咎于城市生命線系統的脆弱。有效地 提高生命線系統的安全是一項意義極為深遠的工作。與此同時,我國處于幾大板塊交界處, 是世界公認的地震高發地區。自從08年5月12日汶川特大地震以來,我國又發生多次地 震,專家預測中國即將進入下一個地震高發期。由此可見,對城市生命線系統,尤其是既有 管網進行抗震加固和改造迫在眉睫。世界發達國家尤其是美國,早在1971年San Fernando地震后就開始著手進行生 命線系統,包括城市管網的抗震加固。先后成立了十余個相關組織及部門開展管網的抗震 加固研究,并在工程實踐應用中取得了較好的效果。Sim和Siien研究發現,對于非焊接連 接管道而言,80%管道的破壞與管道的連接處破壞有關,所以管道的加固是減少管道地震 破壞的最有效方法。目前對于管道加固方法主要有兩種一種是加強連接強度,增強其抵抗 能力,但該方法易造成連接部位的脆性破壞;另一種方法是將連接形式設定為柔性連接,在 地震過程中可以產生較大的變形,從而將主要的變形集中在管道的連接處,保護了管道本 身的破壞。但該方法由于變形集中在管道接口處,易造成管道接口變形過大,引起泄漏等問 題。結構振動控制和智能材料的發展為土木工程結構抗震加固提供了新的技術途徑。 土木工程中主要的控制方法有主動控制、被動控制與智能控制。形狀記憶合金是一種具有 感知、驅動和自復位等多種力學性能的新型功能材料。其中處于奧氏體狀態的形狀記憶合 金具有超彈性特性,當其最大變形不超過8%時,材料變形完全可以自動恢復。由于形狀記 憶合金超彈性特性的良好自復位功能,是一種對結構進行抗震加固的優良材料。形狀記憶 合金材料在航空航天、機械、醫用和土木工程等領域都得到了廣泛的應用,其中在土木建筑 工程領域開發了多種自復位結構振動控制裝置,是一種具有廣泛前景的智能材料。

       

      發明內容

      本發明的目的在于提供一種減小地震下管道的拉應力和彎曲應力、耗散地震輸入的能量、減小管網的地震反應、保護管網在地震作用下不發生損傷破壞的形狀記憶12cr1movg合金管 網抗震加固方法裝置。本發明的目的是這樣實現的所述的形狀記憶12cr1movg合金管網抗震加固裝置,它是由管 道、固定連接件法蘭、管道法蘭、管道連接螺栓、形狀記憶合金棒和形狀記憶合金棒連接螺 栓組成的,管道連接管道法蘭,管道法蘭連接管道連接螺栓,固定連接件法蘭位于管道法蘭 兩側,固定連接件法蘭連接形狀記憶合金棒,形狀記憶合金棒連接形狀記憶合金棒連接螺 栓。所述的一種形狀記憶12cr1movg合金管網抗震加固方法,步驟如下第一步選擇IOmm厚的Q235鋼板,制作形狀記憶合金棒固定連接件,連接件的內 徑與管道外徑相等,外徑不小于內徑加上8cm,根據形狀記憶合棒的數量,連接件沿外徑周 邊對稱開孔,孔徑大小與形狀記憶合棒的直徑相等;第二步選擇直徑范圍在10_30mm的奧氏體NiTi形狀記憶合金細棒,通過機械加 工在形狀記憶合金棒兩端形成螺紋;第三步將固定連接件與管道管壁焊接固定,將形狀記憶合金棒穿入連接件連接 孔,并通過螺栓進行緊密固定。本發明形狀記憶12cr1movg合金管網抗震加固方法及其裝置,利用形狀記憶合金的超彈性大 變形自復位功能,以及在大變形作用下的耗能能力,減小地震下管道的拉應力和彎曲應力, 耗散地震輸入的能量,減小管道的地震反應,以保護管道在地震作用下不發生損傷破壞。在 地震結束后,由于形狀記憶合金具有自復位能力,本發明將使管道的變形得到自動復位,不 需任何維修和替換。

       

       

      圖1為本發明的結構示意圖。

      具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發明作進一步說明。實施例1 結合圖1,本發明一種形狀記憶12cr1movg合金管網抗震加固方法采用的裝置是由 管道(1)、固定連接件法蘭O)、管道法蘭(3)、管道連接螺栓G)、形狀記憶合金棒( 和形 狀記憶合金棒連接螺栓(6)組成的,管道(1)連接管道法蘭(3),管道法蘭C3)連接管道連 接螺栓G),固定連接件法蘭( 位于管道法蘭C3)兩側,固定連接件法蘭( 連接形狀記 憶合金棒(5),形狀記憶合金棒( 連接形狀記憶合金棒連接螺栓(6)。實施例2 結合圖1,本發明包含管道法蘭兩端固定連接件以及在奧氏體狀態下的 NiTi形狀記憶合金細棒。其中形狀記憶合金棒的直徑和數量根據管道的大小以及抗震設防 目標進行設計。固定連接件與管道焊接固定,在連接件上根據形狀記憶合金棒的數量對稱 開孔,并將形狀記憶合金棒與連接件進行螺栓固定。本發明主要針對管道的抗震加固,其主要的思想是借助形狀記憶合金超彈性特性 的大變形和自復位能力,可以更好地保護管道在震害中不受損害,所以在整個地震過程中 極大提高生命線系統正常工作的可能性,也會減少諸如天然氣泄漏造成大爆炸所帶來的次 生災害的危險;而在震后,借助其可自動恢復的能力,可以在很短時間內自動復位,從而消 除了由于長時間的管道修復所給經濟發展帶來的巨大損失。

      實施例3 本發明形狀記憶12cr1movg合金管網抗震加固方法,技術方案通過以下三個步驟 實現第一步選擇不小于IOmm厚的Q235鋼板,制作形狀記憶合金棒固定連接件。連接 件的內徑與管道外徑相等,外徑不小于內徑加上8cm。根據形狀記憶合棒的數量,連接件沿 外徑周邊對稱開孔,孔徑大小與形狀記憶合棒的直徑相等。第二步選擇直徑范圍在10_30mm的奧氏體NiTi形狀記憶合金細棒,通過機械加 工在形狀記憶合金棒兩端形成螺紋。第三步將固定連接件與管道管壁焊接固定,將形狀記憶合金棒穿入連接件連接 孔,并通過螺栓進行緊密固定。形狀記憶12cr1movg合金管網抗震加固裝置的工作原理在地震作用下,管道受到拉力作用時,同時引起形狀記憶合金棒的張拉,形狀記憶 合金棒將對管道提供拉力,限制管道的軸向變形。同時,如果地震對管道產生彎曲變形,則 管道受拉區域布置的形狀記憶棒也同時受拉,其拉力也抑制管道的彎曲變形,減小結構的 損傷破壞。同時形狀記憶合金材料的自復位功能,將使管道能夠在震后復位到原始狀態。形 狀記憶合金棒在變形過程中,也耗散地震輸入的能量,減小管道的地震反應。

      權利要求

      1.一種形狀記憶12cr1movg合金管網抗震加固裝置,它是由管道(1)、固定連接件法蘭O)、管道 法蘭(3)、管道連接螺栓G)、形狀記憶合金棒( 和形狀記憶合金棒連接螺栓(6)組成的, 其特征在于管道(1)連接管道法蘭(3),管道法蘭C3)連接管道連接螺栓(4),固定連接件 法蘭( 位于管道法蘭C3)兩側,固定連接件法蘭( 連接形狀記憶合金棒(5),形狀記憶 合金棒( 連接形狀記憶合金棒連接螺栓(6)。

      2.一種由權利要求1所述形狀記憶12cr1movg合金管網抗震加固裝置實現的方法,其特征在于 步驟如下第一步選擇IOmm厚的Q235鋼板,制作形狀記憶合金棒固定連接件,連接件的內徑與 管道外徑相等,外徑不小于內徑加上8cm,根據形狀記憶合棒的數量,連接件沿外徑周邊對 稱開孔,孔徑大小與形狀記憶合棒的直徑相等;第二步選擇直徑范圍在10-30mm的奧氏體Ni Ti形狀記憶合金細棒,通過機械加工在 形狀記憶合金棒兩端形成螺紋;第三步將固定連接件與管道管壁焊接固定,將形狀記憶合金棒穿入連接件連接孔,并 通過螺栓進行緊密固定。

      全文摘要

      本發明提供一種減小地震下管道的拉應力和彎曲應力、耗散地震輸入的能量、減小管網的地震反應、保護管網在地震作用下不發生損傷破壞的形狀記憶12cr1movg合金管網抗震加固方法及其裝置。它是由管道、固定連接件法蘭、管道法蘭、管道連接螺栓、形狀記憶合金棒和形狀記憶合金棒連接螺栓組成的,管道連接管道法蘭,管道法蘭連接管道連接螺栓,固定連接件法蘭位于管道法蘭兩側,固定連接件法蘭連接形狀記憶合金棒,形狀記憶合金棒連接形狀記憶合金棒連接螺栓。本發明耗散地震輸入能量,減小管道地震反應,保護管道在地震作用下不發生損傷破壞。在地震結束后,由于形狀記憶合金具有自復位能力,使管道的變形得到自動復位,不需任何維修和替換。

      文檔編號F16L27/10GK102095040SQ201010585958

      公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月14日 優先權日2010年12月14日

      發明者李惠, 郭安薪, 高宇 申請人:哈爾濱工業大學

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