鋼管混凝土支架力學性能的研究.pdf

1、軟巖巷道的變形控制是世界采礦工程的難點，軟巖巷道變形量大且需要較長的時間才能穩(wěn)定，故而可縮性支架因具有獨特的縮變能力在軟巖巷道得到廣泛的應用。然而傳統(tǒng)的可縮性支架在實際工程中暴露出越來越多的問題，如因強度承載能力明顯不足而發(fā)生破壞，另外，依靠連接件產生摩擦-滑動來實現支架可縮性不僅實踐中操作復雜，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件的新的可縮性機理的高強支架－可縮性鋼管混凝土支架。
　　本文采用數值模

2、擬和試驗驗證相結合的方法。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性能為研究對象，對以下內容展開研究：
　?。?）基于混凝土塑性損傷模型和鋼管雙線性強化模型，利用有限元軟件ABAQUS建立鋼管混凝土支架模型，并對該數值模型進行試驗驗證。對比分析數值模擬與試驗的載荷-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，說明數值模擬可信。在此基礎上計算機擴展分析鋼管壁厚、支架曲率、支架的含鋼率、鋼管和混凝土接觸關

3、系、鋼管和混凝土摩擦系數等參數對支架載荷-位移曲線的影響規(guī)律。結果表明：支架的承載力隨著鋼管壁厚的增加，混凝土強度的增高，支架半徑的減小，摩擦系數的增大而增大，且支架的接觸關系為綁定時的承載力大于接觸關系為摩擦時的承載力。
　?。?）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、接頭尺寸等參數對接頭在承載過程中荷載-變形曲線的影響規(guī)律。結果表明：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。
　?。?）研究可縮性鋼管混凝土支架的力學性能。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行計算機模擬分析，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、混凝土強度、鋼管和混凝土之間摩擦接觸系數等參數進行模擬，得到支架的相關參數對其荷載-位移曲線的影響規(guī)律。結果表明：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