四柱支撑掩护式支架空间承载特性研究

针对基于平面力系建立的承载区理论未能反映四柱支撑掩护式支架顶梁全范围的承载特性问题,提出采用承载体理论分析四柱式支架顶梁全范围的空间承载特性。通过构建四柱式支架顶梁分离体空间力学模型,得到空间力系表达式并推导出承载曲面解析式;根据曲面判定原则进行取舍得到支架处于最大支撑高度时的承载体为极限承载体,其外形与“三角曲面锥”体类似,呈现四周低、中心高的特点。通过对四柱式支架极限承载体做垂直及水平切面得到纵、横向承载区以及承载力等值面,分析得到纵向承载区在顶梁纵向中部的支架合力以及面积最大,并沿两侧衰减,与平面承载区理论研究结果相同;横向承载区以极限承载点m₀为界差异显著,承载区面积在m₀处最大,并向前后两侧减小;承载力等值面呈三角形分布,承载力越大三角形越小。提出了量化支架承载能力的体积计算法;分析了极限承载体体积的关键影响因素为支架单立柱工作阻力和立柱定位尺寸,结果表明：单立柱工作阻力异常下降会影响支架的额定工作阻力,减小承载容量,影响支架的整体承载性能,削弱支架对顶板的适应能力;适当增大立柱间距能够增加支架的承载容量,扩大支架的有效支护面积,增强支架对顶板载荷变动的适应性,提高控顶效果,而支架的整体支撑效率并不改变。     

掩护型支架全高度范围内承载特性的研究

本通过计算机模拟，分析了支架支护阻力在全高度范围内的变化规律，以及支架在任一工作高度下的承载特性及其影响因素，探索了扩大支架合理承载区，改善支架力学性能的途径与方法。     

充填采煤液压支架受力分析与运动学仿真研究

根据充填采煤液压支架结构原理及控顶作用,建立了支架顶梁的力学模型,分析得出了顶梁受力情况及3排立柱受力之间的关系;运用Pro/E软件对支架进行三维建模和运动学仿真分析,模拟出主要部件的运动过程,得出各主要部件在工作过程中的运动特征曲线,并对支架参数进行了校核.基于以上分析结果设计制造了ZZC8800/20/38型充填采煤液压支架,支架前、后排立柱受力分别是中立柱支架受力的4.1倍、4.6倍.该支架在平煤十二矿成功应用表明受力分析及设计是科学合理的.     

桩基础承载过程对近距离地铁隧道影响机制分析

为更好地了解桩基础承载过程对已建成隧道的长期影响,通过改进离心场桩基加载装置和试验监测设备进行离心试验,分析桩基础承载过程对邻近已有隧道的变形及受力影响,在试验中考虑了参数变化(不同桩顶荷载以及桩基础与隧道结构净距)因素,并基于试验结果对桩-土-隧道之间的相互作用进行了探讨.结果表明:承载桩基会引发临近地铁隧道结构变形,且以沉降变形为主,隧道截面影响区域横向变小,纵向变大;相对于隧道双侧存在承载桩基础,单侧桩基础荷载造成隧道所受弯矩分布向桩基础方向发生明显偏转,隧道结构向桩基础方向产生一定扭曲;桩基础承载所致附加应力会在隧道结构体产生应力集中效应,隧道拱腰部位是桩基受荷所引发土体附加荷载主要承受区;隧道结构会在承载桩周所产生的附加应力场中产生加筋阻拦效应,明显缓释桩周摩阻力在相同位置处的传递,桩顶荷载越大,缓释的程度越明显.     

复合钢管混凝土轴压柱承载机理分析

基于混凝土的塑性损伤模型对外方内圆型复合钢管混凝土柱轴压试件的承载机理进行研究,对比了复合钢管混凝土柱和单钢管混凝土柱在加载过程中横截面上混凝土的纵向应力分布规律,揭示了该组合构件的承载机理:复合钢管混凝土柱中核心混凝土受到内外层钢管的双重约束作用,因此,核心混凝土的轴向应力比单钢管混凝土柱的纵向应力大,极限承载力也随之增大;但夹层混凝土的纵向应力与单管混凝土纵向应力两者相差不大;在此基础上分析钢管壁厚及混凝土强度等级等参数对复合柱力学性能的影响.     

单面覆钢板的冷弯薄壁型钢组合墙体抗剪性能研究

通过对3片单面覆钢板的冷弯薄壁型钢组合墙体进行足尺试验研究,得到了相关抗剪承载力。通过有限元分析得到的现象和数据处理与试验吻合较好。对墙体进行了参数分析,结果表明:墙体的横向钢带拉条对墙体抗剪承载力影响不大;随着墙体立柱间距加密,墙体高宽比减小(高度不变),钢板肋高加大时,墙体的抗剪承载力增大。     

两柱掩护式综放支架与围岩相互作用相似模拟研究

基于两柱掩护式综放支架新架型,采用大比例相似模拟实验,研究了工作面顶煤的变形破坏特征及支架与围岩相互作用规律,分析了顶梁前后比和支架工作阻力对支架位态和端面顶煤稳定性的影响规律.结果表明:随顶煤硬度减小,控顶区顶煤和两柱掩护式综放支架位态稳定性同时下降;顶煤较软时,放煤区和端面区顶煤的失稳并不断扩大直至贯通是导致支架-围岩系统失稳的原因,提出了顶煤双区失稳的概念;在软煤条件下,支护的关键是通过控制放煤量限制放煤区顶煤的垮落线前移,提高支架支护质量,控制端面冒顶,实验工作阻力设定值由2.7 MN增加到5.5 MN,端面冒顶高度由2.13m减小到1.66m,顶梁前后比设定值由2.38减小到1.49时,端面冒顶高度由1.75m减小到0.915 m,同时顶梁回转角度变化由16.8°减小到1.2°.     

横向承载桩的状态控制边值分析法

基于横向承载桩初参数方法的解,考虑地基土的层状特性和桩体的刚度变化,依据传递矩阵和子域法理论,以及子域边界处的连接条件,建立了横向承载桩与多层地基相互作用系统子域及体系的状态控制边值方程．根据系统的边值方程,可求得横向受荷桩的各种状态量及桩体侧面的土体抗力．为复杂情况下,横向承载桩的分析提供了一种简便、有效的计算方法．     

论液压自移支架轻型化的可能性及途径

本文分析了我国综采工作面矿压显现和实测阻力特征,指出了液压自移支架轻型化在我国的必要性和可能性。文章根据临界阻力的实测计算结果,提出了适合我国特点的自移支架系列和应重点发展的架型。根据对自移支架的实验受力分析,文章指出了自移支架轻型化的主要途径。除根据地质技术条件合理选择架型和参数,发展我国的轻型支架系列外,还应从以下几方面进行研究:(1)适当缩短顶梁长度;(2)增大顶梁——顶板摩擦系数或约束力;(3)增大立柱倾斜度使之接近垂直;(4)合理选择连杆结构参数,增大后连杆与前连杆斜率的比值;(5)将前(后)连杆改为可缩性液压千斤顶结构等,总的方向是实行结构参数优化,改善支架构件受力。     

复合材料桩的承载特性研究

探讨了复合材料桩的成桩机理和施工方法．在工程试桩的基础上，建立复合材料桩承载性能的数学分析模型．利用实测试桩资料，通过数值分析，研究该类桩的承载机理和特性．在弹性条件下对混凝土芯复合材料桩进行受压性能分析，并在相同位移条件下将其与相同务件的水泥土搅拌桩进行对比．计算结果显示：复合材料桩的承载性能优良，对土体横向、纵向影响范围大，受力分布均匀，并具有刚性桩的受力特征．研究表明：复合材料桩承载力高、沉降量小、施工方便、造价低廉，在地基工程中具有广泛的应用价值．     

河床防护层对桥梁群桩基础承载性能影响的监测分析

基于苏通大桥北主墩运营期的实测数据,对桩身轴力进行分析,进而评价河床防护层对群桩基础承载性能的影响。通过监测数据发现,桩身穿过河床防护层后的轴力及变化幅度均发生大幅衰减,这表明苏通大桥所采用的河床防护层对于提高群桩基础的承载性能和整体稳定性,控制沉降,改善传力机理等方面具有十分重要的意义。     

Influence of varying bedding thickness of underclay on floor stability

The variation in bedding thickness of the weak immediate floor has long been a challenge in the Illinois basin coal mines when it comes to floor stability. The vertical thickness of the immediate floor is not constant throughout the mines and can vary over short horizontal distances. The biggest misconception from a design standpoint is to use the maximum or average thickness found from core logs taken from various locations on the mine property. The result of this practice is oversized pillars in the areas where the weak immediate floor has thinned vertically. This over-design leaves coal in situ which could have otherwise been extracted. This paper presents a plane strain numerical model to illustrate the effect of a change in bedding thickness of a weak immediate floor across one or two coal pillars. The floor bearing capacity of the variable floor below each pillar where then compared to the consistent floor. The results show that the varying bedding thickness of weak underclay has an impact on the bearing capacity of the floor.Geometrically with the decrease in bedding thickness for constant pillar width, the B/H ratio increases exponentially. The influence of varying bedding thickness on the floor bearing capacity is apparent at higher B/H ratios. The floor bearing capacity under a single pillar is in variable floor model if the average thickness remains constant. For single pillar, the average of the bedding thickness can be considered and for pillars in a panel, and a safety factor has been proposed to take into account this change in bedding thickness.     

斜坡地形单桩竖向承载特性模型试验与数值模拟研究

为探明斜坡地形条件对桩基竖向承载特性的影响,结合模型试验和数值模拟方法,设计多组斜坡工况和水平对照工况,对单桩竖向承载特性进行研究,在相同桩长条件下对比分析平地、不同坡度的单侧斜坡和连续斜坡地形中桩基的竖向承载力、桩身轴力及桩侧摩阻力的变化规律和荷载传递机理。研究结果表明：在相同坡度条件下,单侧斜坡工况的单桩承载能力小于连续斜坡工况,且桩基竖向承载力随着坡度增大而降低,斜坡影响度呈非线性增长;斜坡地形主要影响桩侧阻力峰值大小,当桩侧阻力出现峰值时,对应的桩端阻力大小接近相等;斜坡地形中,桩身前后存在应力分布差异,坡前位置竖向应力和剪应力大于坡后位置,但剪应力差异仅存在于0~4倍桩径的浅层区域。     

单叶片全尺寸螺旋锚桩竖向拉拔试验研究

对叶片镶嵌有微型土压力盒的自制全尺寸单叶片螺旋锚桩进行竖向拉拔试验,记录不同埋深下安装扭矩、桩身位移和叶片表面土压力随上拔荷载的变化情况。分析安装扭矩、极限抗拔承载力与埋深比三者之间的相互关系,并初步探究螺旋叶片表面的土压力分布规律。结果表明,在试验研究范围内,安装扭矩和极限承载力都随埋深比的增加呈线性增大,二者受共同因素影响,线性相关程度明显;在上拔过程中,叶片上表面土压力增量从根部到边缘呈逐渐增大趋势,下表面土压力增量则远小于上表面,且大部分区域压力基本保持不变,少数边缘区域增大;叶片上下表面土压力合力随上拔荷载的增加而增大;桩土之间摩阻力的发挥则呈抛物线形,当上拔位移达到土体破坏极限位移量时,摩阻力达到峰值,而后逐渐减小到零;可以通过叶片表面土压力的分布来计算螺旋锚桩的拉拔承载力。     

隧道高强钢管格栅与钢筋格栅承载特性室内模型试验

强化初期支护使之快速干预围岩应力状态是保障隧道施工及运营期安全稳定的有效途径之一。基于此，从“及时支护，强支护”理念内涵入手，对高强无缝钢管代替螺纹钢筋，以增强初期支护结构承载能力，从而实现变形控制的作用机理进行了研究。通过开展钢筋格栅和钢管格栅在单独受荷，与混凝土共同受荷条件下的室内加载试验，对2种支护结构的破坏形态、变形特征、极限承载力、全过程应力及裂缝发展规律等方面进行了系统分析。研究结果表明：2种支护结构的用钢量基本相同，但钢管格栅最大允许变形量和极限承载力分别为钢筋格栅的1.6倍和1.8倍，验证了高强度无缝钢管可以有效改善格栅结构的承载性能；钢筋格栅表现出折线形压弯破坏，而钢管格栅表现为平滑曲线形破坏，且卸载后回弹变形量更大；钢管格栅混凝土试件具有与钢筋格栅混凝土试件相近的抗弯刚度，极限承载力较钢筋格栅混凝土试件提高了22.5 %；钢筋格栅自身承载力有限，与混凝土形成组合结构后方能具备较高的承载能力；钢管格栅具有高强度高韧性的特点，结构受力合理，可以及时、有效地对围岩提供径向支护力，适合于软弱破碎、早期变形速度快的围岩条件。     

长春五环体育馆方钢管桁架的试验研究

为研究大尺寸方钢管K形和Y形节点的受力性能,对两榀桁架进行了试验研究.其中一榀桁架节点下加有垫板,另一榀未加垫板.结果表明,所有节点均表现为承压管上下两面下陷,两侧面鼓出破坏,其中,承压管下加钢垫板后承载力有显著提高.各试件均满足设计承载力和变形要求.     

重组竹螺栓连接节点承载能力计算分析

基于重组竹螺栓连接承载性能,分析评价了现有木结构设计规范对重组竹螺栓连接承载能力预测的适用性.采用正交设计法对16组48个重组竹钢夹板单螺栓连接节点试样进行试验,验证了Foshci理论模型对重组竹钢夹板单螺栓连接节点的适用性,揭示了螺栓直径、端距及主构件厚度等因素对节点承载能力的影响规律,分析了GB 50005和Eur...     

多元复合地基中柔性桩-土-垫层的相互作用

采用柔性桩与桩周土的相对位移表达式来表示多元复合地基中柔性桩桩侧摩阻力的分布规律,结合变形协调条件、物理方程和力的平衡方程,分析了刚性承台下柔性桩-土-垫层的相互作用,并将计算结果与模型试验结果进行了对比。结果表明：增加垫层厚度或提高垫层变形模量均能缓解桩顶应力集中,充分调动桩周土的承载能力;随着柔性桩的刚度提高,或垫层厚度增大,或垫层变形模量提高,柔性桩复合体的承载力均有不同程度的提高;最大桩侧摩阻力位于桩顶以下1／4～1／3桩长处;由于桩顶向垫层刺入使桩身存在负摩擦区,导致桩身最大轴力并不在桩顶,又因柔性桩的刚度不大,桩顶刺入作用较弱,负摩擦区段的长度短,故负摩擦不大。对比试验结果验证了所提出的方法具有可行性,对复合地基的设计计算具有指导意义。     

支点加固梁弹性支承刚度的选择与最大承载力计算

应用结构力学和混凝土结构的理论,分析了具有弹性支点的两跨连续梁的内力,并提出了采用弹性支承加固简支梁时的最佳刚度的概念.通过分析得出了被加固梁最佳支承刚度的计算方法,以及与其对应的最大承载力的计算方法.实例计算分析给出了不同K值时两跨连续梁承载力的变化曲线,并说明当选择最佳支承刚度时,可使被加固梁的承载力最大.