巷道防冲吸能钢管混凝土拱架支护性能研究 |
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引用本文: | 许海亮,高晗钧,宋义敏,安栋,郑鑫雷.巷道防冲吸能钢管混凝土拱架支护性能研究[J].煤炭科学技术,2024(3):53-62. |
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作者姓名: | 许海亮 高晗钧 宋义敏 安栋 郑鑫雷 |
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作者单位: | 北方工业大学土木工程学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金资助项目(51774015); |
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摘 要: | 针对目前巷道支护中钢管混凝土拱架缺乏可缩让压性能的问题,从吸能让位角度设计了一种防冲吸能钢管混凝土拱架结构。通过Abaqus建立新型钢管混凝土拱架与围岩组合模型,在静载与动载两种荷载状态下,对比分析新型拱架对巷道的支护效果与抗冲击能力。结论如下:(1)根据合理的让位阻力特性设计吸能构件壁厚与尺寸,在拱架上部连接处和底弧段中部设置吸能构件,可避免弯曲过大发生失稳。套管形状依据U型钢拱架卡揽结构设置为折纹型,与拱架摩擦实现缩动让压;(2)在竖向与侧向冲击下,优化后拱架支护巷道各点位移量呈减少趋势,降低了拱架顶弧段下沉与底弧段上拱,支护效果更强;(3)静载作用下,优化后拱架与吸能构件接触后,拱架各点处塑性应变不再增加,吸能构件代替拱架发生形变。在受到动载后,吸能构件能快速响应,同时拱架两帮拐角发生弯曲变形,其余部分仍未发生明显变形。吸能构件压溃后,拱架整体塑性应变开始增加,最终优化后拱架各点等效塑性应变竖向与侧向冲击下分别降低了10%~50%和13%~78%。
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关 键 词: | 钢管混凝土 吸能构件 防冲设计 巷道支护 冲击地压 |
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