鋼管混凝土支架力學(xué)性能的研究.pdf

1、軟巖巷道的變形控制是世界采礦工程的難點(diǎn)，軟巖巷道變形量大且需要較長的時(shí)間才能穩(wěn)定，故而可縮性支架因具有獨(dú)特的縮變能力在軟巖巷道得到廣泛的應(yīng)用。然而傳統(tǒng)的可縮性支架在實(shí)際工程中暴露出越來越多的問題，如因強(qiáng)度承載能力明顯不足而發(fā)生破壞，另外，依靠連接件產(chǎn)生摩擦-滑動(dòng)來實(shí)現(xiàn)支架可縮性不僅實(shí)踐中操作復(fù)雜，而且可靠性也難以保證。因此，本文針對性提出以多孔金屬接頭為受力構(gòu)件的新的可縮性機(jī)理的高強(qiáng)支架－可縮性鋼管混凝土支架。
　　本文采用數(shù)值模

2、擬和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法。以適用于深部軟巖巷道的圓弧形可縮性鋼管混凝土支架的力學(xué)性能為研究對象，對以下內(nèi)容展開研究：
　?。?）基于混凝土塑性損傷模型和鋼管雙線性強(qiáng)化模型，利用有限元軟件ABAQUS建立鋼管混凝土支架模型，并對該數(shù)值模型進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。對比分析數(shù)值模擬與試驗(yàn)的載荷-位移曲線及破壞形態(tài)，兩者的載荷-位移曲線及破壞形態(tài)基本吻合，說明數(shù)值模擬可信。在此基礎(chǔ)上計(jì)算機(jī)擴(kuò)展分析鋼管壁厚、支架曲率、支架的含鋼率、鋼管和混凝土接觸關(guān)

3、系、鋼管和混凝土摩擦系數(shù)等參數(shù)對支架載荷-位移曲線的影響規(guī)律。結(jié)果表明：支架的承載力隨著鋼管壁厚的增加，混凝土強(qiáng)度的增高，支架半徑的減小，摩擦系數(shù)的增大而增大，且支架的接觸關(guān)系為綁定時(shí)的承載力大于接觸關(guān)系為摩擦?xí)r的承載力。
　?。?）研究多孔金屬接頭的縮變特性。包括金屬接頭的孔洞率、孔洞形狀、孔洞排距及行距、接頭尺寸等參數(shù)對接頭在承載過程中荷載-變形曲線的影響規(guī)律。結(jié)果表明：多孔金屬接頭的承載力隨著孔洞率的減小、行距或列距的增大、

4、接頭尺寸的增大、材料彈性模量和泊松比的增大而增大。
　　（3）研究可縮性鋼管混凝土支架的力學(xué)性能。建立可縮性鋼管混凝土支架模型，對可縮性鋼管混凝土支架進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬分析，包括對可縮性鋼管混凝土支架中接頭的孔洞率、接頭的行距、列距、鋼管的壁厚、混凝土強(qiáng)度、鋼管和混凝土之間摩擦接觸系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行模擬，得到支架的相關(guān)參數(shù)對其荷載-位移曲線的影響規(guī)律。結(jié)果表明：隨著支架中多孔金屬接頭孔洞率減小，行距或列距的增大，支架的承載力變大。隨著支架