功能梯度混凝土立井井壁承載性能研究.pdf

1、混凝土厚壁圓筒是一種重要的支護(hù)結(jié)構(gòu)，在礦山、水利水電、化工等工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。立井井壁是采礦工程廣泛應(yīng)用的一種混凝土厚壁圓筒。在厚壁圓筒設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)遇到有關(guān)厚壁圓筒在外載作用下應(yīng)力、變形、極限承載力的計(jì)算問(wèn)題。本文為了提高厚壁圓筒的極限承載能力，嘗試將已應(yīng)用于航空航天、核反應(yīng)堆及化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域的功能梯度的概念引入到混凝土材料當(dāng)中，通過(guò)理論分析、功能梯度混凝土的配制、物理模擬試驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究了功能梯度特性在軸對(duì)稱荷載作用下立

2、井井壁中的應(yīng)用。
　　 (1)通過(guò)反演分析證明了:功能梯度材料( FGM)特性有利于減小厚壁圓筒的應(yīng)力集中，使其能承受的彈性極限承載力大于經(jīng)典均質(zhì)厚壁圓筒的彈性極限承載力。當(dāng)FGM圓筒的壁厚較大時(shí)，功能梯度厚壁圓筒的彈性極限承載力隨著壁厚的增加而顯著增加。
　　 (2)建立了不同模量雙層混凝土厚壁圓筒的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，獲得了雙層混凝土厚壁圓筒在外載和單軸抗壓強(qiáng)度已知情形下，所需要的最小壁厚，內(nèi)外層的最佳厚度比值和最佳彈性模

3、量比值。
　　 (3)對(duì)雙層厚壁圓筒進(jìn)行了彈塑性分析，綜合考慮了軸向荷載對(duì)彈性和塑性極限承載力的影響:考慮軸向的中間主應(yīng)力時(shí)，雙層厚壁圓筒的彈性和塑性極限承載力均有一定程度的提高。
　　 (4)選定多項(xiàng)影響混凝土強(qiáng)度和彈性模量的試驗(yàn)因素，進(jìn)行配比試驗(yàn)，初步得到了實(shí)現(xiàn)混凝土功能梯度特性的最優(yōu)試驗(yàn)因素。
　　 (5)通過(guò)FGM厚壁圓筒與傳統(tǒng)厚壁圓筒物理模型對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)FGM厚壁圓筒承受的彈性極限承載力的確大于經(jīng)典均