深部矿井锚拉支架设计理论及应用

论述基于锚拉支架综合抗力的理论设计方法,研究锚杆轴向拉伸与横向阻抗的非线性综合抗力,得出拉杆预紧力的下限和上限值、锚杆锚固力下限值的计算方法及设计理论公式。编制了煤矿锚拉支架的优化设计程序,且在我国最大深井之一的孙村煤矿-1100m水平(埋深1310m)巷道支护工程进行了应用,实测结果表明:设计安全经济、理论有效可靠。     

锚拉支架的力学分析模型

应用弹性地基梁理论对锚拉支架中锚杆和拉杆的横向位移、受力状态等进行了分析，提出了一种简化计算模型。由该简化计算模型推导的公式可作为锚拉支架支护机理分析的基础和参数设计的计算方法。     

锚拉支架工程试验实录

本课题组先后在晋城矿务局凤凰山矿和淮南矿务局谢－矿煤巷进行了锚拉支架现场工程试验研究工作，现场实测了锚杆的托锚力，拉杆的拉力、拉杆上托力、巷道表面位移、围岩深部位移等参数，为锚拉支架的现场应用和机理研究提供了必要的现场资料。     

拉剪作用下节理岩体锚固力学分析模型

 现有锚固理论不能反映节理岩体锚固的内在力学机制。基于节理岩体全长黏结型锚杆锚固的地质变形特征,根据加锚节理岩体超静定梁模型,将超静定梁转化为受到挤压分布力、轴力和剪切力共同作用的静定梁模型,探讨拉剪作用下节理岩体锚固的受力与变形的演化规律。基于结构力学理论,考虑锚杆横向剪切变形段荷载与变形的内在物理关系、位移相互协调关系以及由能量原理导出的平衡关系,建立拉剪作用下节理岩体锚固的力学分析模型,进一步提出拉剪荷载作用下的节理面一侧锚杆横向剪切变形段长度的计算方法。研究表明,加锚节理岩体受锚杆轴向拉力和销钉效应共同作用,节理面处锚杆轴力和剪力呈抛物线耦合关系;锚固角越大,锚杆销钉效应越显著。节理面一侧锚杆横向剪切变形段的长度随锚固角的增加而增大,但锚杆抗力随锚固角的增加而降低。与试验数据的对比分析表明,理论模型的计算结果与试验结果吻合较好,验证了该模型的合理性。研究结果可为节理岩体锚固研究及工程应用提供参考。     

倾斜螺旋锚片锚杆上拔性能的室内试验研究

螺旋锚片锚杆（简称螺旋锚）是一种利用深层土体抗力的锚固结构。笔者通过室内模型试验对螺旋锚的倾斜角度对其上拔承载力的影响及其上拔破坏机理进行了探讨。根据试验结果，结合螺旋锚上拔时的受力分析，并利用方差分析得到了一些结论。     

锚拉支架支护散体顶板时拉杆的横向受力研究

通过试验室相似模拟试验，研究了锚拉支架支护散体顶板时拉杆的横向受力状态，依据试验结果并借助弹性地基梁理论对拉杆的横向位移和受力状态等进行了分析，建立了基于绳索理论的设计模型，求解得到了拉杆的变形轨迹方程，拉杆的拉力（张力）。     

侧爆作用下硐室锚杆受力动态响应数值分析

利用数值分析软件LS-DYNA3D, 研究了在侧爆应力波的作用下硐室锚杆支护受力动态响应。数值分析结果表明:通过对比相同比例距离的试验和数值模拟压应力时程曲线,说明数值模拟结果可信;基于不同位置锚杆中间单元轴向应力时程曲线分析,发现迎爆侧受到应力波的作用明显大于背爆侧;迎爆侧侧墙锚杆既受压又受拉,并且锚杆8受压最大;受拉较强部位主要集中在迎爆侧,锚杆7拉应力峰值最大;从锚头到锚端锚杆拉应力峰值和压应力峰值都是先增加再减小,最大压应力峰值偏向锚端,而最大受拉位置与应力波的幅值和波长有关。     

锚拉支架支护散体顶板的两个拱研究

通过实验室相似模拟试验研究了锚拉支架支护散体顶板的支护机理，发现锚拉支架支护散体顶板时出现了两个拱，称之为第一拱、第二拱、继而依据试验结果并借助有关理论建立了简化的力学模型，对锚拉支架支护散体顶板的两个拱现象进行了深入的理论研究。     

基于大变形分析的锚固节理岩石全程剪切阻力计算(英文)

提出了一个基于测量锚固节理岩石位移的用以预测锚杆拉剪大变形行为的分析模型，给出了受拉剪荷载作用下的锚固节理岩石综合抗力的表达式，得到了考虑锚杆作用的锚固节理岩石剪切阻力与节理位移(或节理中锚杆变形角)间函数关系的理论全程曲线，试验验证了理论方法的有效性。     

端锚锚杆工作载荷的导波确定法

 使用纵向导波对端锚锚杆的工作载荷进行无损检测。首先分析端锚锚杆工作载荷在锚杆自由段及锚固段的不同分布特征,然后计算纵向导波在锚杆自由段(承受拉应力)中的传播速度。当锚杆变形在弹性范围内时,随着自由段承受拉应力的增大,同一频率纵向导波在锚杆中传播的群速度逐渐减小,并且群速度与拉应力大小呈线性递减关系;对纵向导波在端锚锚杆锚固段上界面的反射情况进行试验研究,结果表明,45～75 kHz频率范围纵向导波在锚固段上界面有明显的反射回波;提出使用纵向导波在锚固段上界面的反射回波及在锚杆自由段的传播时间来确定锚杆工作载荷的大小,由理论分析得到的工作载荷与导波传播时间的关系曲线与试验结果具有相同的趋势。     

Analytical design method for a truss-bolt system for reinforcement of fractured coal mine roofs—illustrated with a case study

This paper presents an analytical design method for the truss-bolt system in reinforcing underground fractured rock roofs in coal mines. The analytical design method is based on the mechanical analysis of the fractured rock roof with reinforcement by inclined roof bolts and a horizontal tie-rod. The mechanical analysis for the system includes a non-linear bending model for the laterally inclined roof bolts and three upper and lower bounds. The lateral resistance of the inclined roof bolts in a truss-bolt-supported roadway is examined using classical theory of a non-linear beam in bending. The paper analyses the arching action by lateral behavior of the inclined roof bolts in reinforcing the fractured roof. Based on mechanical models, the design formula concerning the lateral bolt forces, tensions in the tie-rod in the truss system, as well as the reinforcement behavior have been derived. In order to ensure that the roof truss-bolt system reinforces the coal roof effectively, a lower bound of pre-tightening forces must be applied on the tie-rod for stabilizing the fractured roof by arching action. The pre-tightening forces exerted via the tie-rod also cannot be greater than its upper bound, since the excessive tightening force will cause localized failure in the rock near the bolt tail at the abutment of the fractured roof beam. The analytical formulas for both lower and upper bounds for truss pre-tightening forces are put forward in this paper. Furthermore, the paper also presents analytical equations for designing the axial forces and dimensions for bolts in this kind of system. Parametric studies and optimization analysis are also carried out on the basis of the proposed approach. A flow chart and procedures are presented to show the analytical design method for this truss-bolt system. Case studies are presented to show how the method can be used in actual coal mining tunnels. The predicted results compare well with those measured in the actual case studies.     

全长锚固式锚杆桁架的成拱理论

锚杆桁架支护系统是一种十分有效的顶板维护方法，关于这种支护形式作用机理的研究尚处于初级阶段．本文根据裂隙梁的成拱作用原理，讨论了全长锚固锚杆桁架的支护机理：它能够通过挤压作用改善顶板应力状态，增加拱座处的水平推力，提高不连续面的摩擦阻力，从而实现支护目的．由此机理出发得到的理论公式可直接用于此种支护的分析和设计．     

端部锚固锚杆桁架支护分析

本文根据端部锚固锚杆桁架的支护机理,从改善裂隙顶板的受力状态和增加拱座处抗滑摩擦阻力出发,首次提出了此类支护型式参数的设计公式和分析解析式,为工程分析和设计提供了理论工具。根据这些原理设计的回采巷道已成功地应用于矿山生产,表明了方法的实用性。     

预埋螺栓的施工测量

介绍了预埋螺栓的施工测量方法 ,从控制桩的检测、螺栓放线、高程测量等方面进行了论述 ,指出在天车梁牛腿或屋架上用全站仪检测螺栓标高会更方便     

北京理工大学体育文化综合馆钢屋盖结构设计

北京理工大学体育文化综合馆钢结构屋盖由钢管相贯圆弧拱桁架及曲线屋面桁架组成。根据对圆弧拱桁架及曲线屋面桁架共同工作的分析,结构上采取一些措施减小相互间不利影响,如吊点处采用铰接节点、边支座采用滑动支座等。为增加屋架的出平面刚度,设置了与屋架垂直的空间桁架,最终设计时将其间隔设置,屋架为两两相连,既满足屋架出平面刚度需要,又不对下部结构产生过大反力。     

重型高空钢屋架施工技术

世纪财富中心为高层钢混结构,其大堂上空设悬挂式走廊和天桥。指出工程难点和施工条件、钢结构施工顺序。给出地脚锚栓、钢管混凝土柱、箱形钢梁、三角桁架柱及屋顶桁架分段安装技术,保证施工顺利进行。     

广州新客站大跨候车厅网架设计及 M100 超高强螺栓的应用

介绍了在大跨度高架候车厅屋盖设计中Ｍ１００超高强螺栓的首次应用，以及对相应螺栓球节点的特殊处理。大直径螺栓在工程中的成功应用，优化了结构设计，拓宽了网架的应用范围。     

镇江体育会展馆张弦桁架优化设计分析

镇江体育会展馆屋盖属于大跨度张弦桁架结构.首先以整体结构为研究对象,除对单榀张弦桁架进行设计外,着重对张弦桁架的侧向支撑进行了简化和优化设计.根据本工程的特点,沿整体桁架四周增加了对称拉索.然后对优化前后结构的力学性能进行了分析.分析结果表明:优化后结构更加简单,施工安装难度大大降低,结构应力峰值减小,结构挠度减少;优化后结构的基频增加,地震响应峰值减小,竖向刚度大大增加,结构抵抗地震能力增强.因此,张弦桁架结构优化分析应根据整体结构的特点,除进行单榀张弦桁架优化外还应重视其侧向支撑的设计优化.     

武汉国际会展中心钢结构安装

介绍武汉国际会展中心钢结构安装施工,包括门厅重型钢桁架安装、四管式桅杆整体吊装屋顶大跨度重型钢架、钢结构现场焊接、高强螺栓连接等施工。