双层钢板高强混凝土弧板支架受力机理与承载力研究
Arc Plate Bracket of the Double Steel High-strength Concrete Stress Mechanism and Bearing Capacity
经过大规模的开发,开采条件较为优越的煤炭资源已近于枯竭,矿井的开采逐步向纵深发展.随着开采深度的增大,必将会给采矿带来一系列新的问题,如地压增大,围岩固结成岩作用不强烈,力学性质差、围岩变形量显著增大、巷道翻修量剧增,普通支护结构难以支护等问题.巷道支护效果的好坏将直接影响采矿的高产高效及安全,它已成为深部开采能否顺利进行和能否实现高效高产的主要制约因素之一.本文针对顾桥矿南翼-780m胶带机大巷和轨道大巷所需穿过的高应力软岩带,提出了采用双层钢板高强混凝土弧板支护结构,并通过理论分析、模型试验研究和ANSYS数值分析的方法对该支护结构在外荷载作用下的应力-应变特征和承载力行了研究.首先,应用管片理论分析了柔性接头对弧板支护的有利影响,并根据极限平衡条件推导出弧板支架的极限承载力;其次,根据相似理论,推导出了弧板支护模型的相似准则,通过模拟实验分析了弧板支护结构的应力一应变特征;然后,应用有限元计算软件ANSYS对弧板支护结构进行了数值计算,计算结果与模拟实验测得的数据吻合良好,说明用ANSYS软件对弧板支护结构进行分析是正确的,计算分析了弧板支护结构在均匀和非均匀荷载作用下破坏机理及极限承载力和结构承载力各主要影响因素的大小.分析结果表明混凝土强度对弧板支架极限承载力影响显著,提高混凝土强度等级是提高此类支护结构承载力最可行及有效的方法.以上研究结果表明,双层钢板高强混凝土弧板支护结构不仅具有很高的承载能力,而且还具有一定的柔性,是高应力软岩支护的理想结构型式之一.本论文在双层钢板高强混凝土弧板支护结构上的研究成果,为今后科学、合理、经济的设计软岩巷道提供了一定的依据.
- 作者：
- 王璨
- 学位授予单位：
- 安徽建筑工业学院
- 专业名称：
- 结构工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 程桦
- 中图分类号：
- TU398.9
- 关键词：
- 软岩支护；非均匀荷载；双层钢板高强混凝土弧板支架；结构承载力
- Soft rock structure； non-uniform load； double steel high strengthconcrete arc board support structure； structural capacity