煤矿巷道直墙半圆拱形波形钢腹板支架稳定承载性能

将新型波形钢腹板支架用于煤矿巷道金属支架结构中,采用试验研究和有限元数值模拟分析相结合的方法,研究波形钢腹板支架结构的稳定承载性能。设计了2榀直墙半圆拱形波形钢腹板支架的模型试验,得到支架的失稳破坏形态、应变与位移发展规律,并分析了波形钢腹板翼缘厚度变化对支架承载力的影响程度。结果表明:波形钢腹板支架破坏形态为整体非对称失稳,支架翼缘厚度由12 mm增加为16 mm时,即增幅为33%,支架的承载力提高27. 38%,表明翼缘厚度对支架的承载性能有显著影响。试验结果与有限元分析结果吻合良好,验证了有限元模型的正确性。同时采用有限元方法对用钢量基本相同的矿用工字钢支架和波形钢腹板支架进行对比,结果表明:波形钢腹板支架承载力比矿用工字钢提高了31. 68%,其变形约为矿用工字钢的4/5。通过数值模拟分析波形钢腹板支架截面各参数对支架弹性和弹塑性屈曲荷载的影响,发现腹板高度和厚度是较敏感参数;并比较了波形钢腹板支架和矿用工字钢支架分别在静水压力作用下、垂直单向应力作用下和垂向力为主的荷载作用下的支护性能,发现在相同的用钢量情况下,波形钢腹板支架具有较高的抗剪承载力,在高厚比很大的情况下不容易发生屈曲,且翼缘用钢量集中,使得截面的抗弯和轴压稳定承载力也大幅度提高,故它在各种荷载状态下的变形量均小于矿用工字钢支架,其支护效果优于矿用工字钢支架。     

波形钢腹板支架支护技术的研究进展综述

本文总结了国内外几种常用的金属支架(矿用工字钢、U型钢)和钢管混凝土支架等在截面优化设计和极限承载力等方面的研究,重点介绍了一种新型波形钢腹板支架支护技术.对比分析了波形钢腹板支架与其他支架相比在承载力和经济性方面的优势,及其在支架整体稳定承载性能、局部稳定性能、支架可缩性节点构造以及支架与围岩相互作用等方面的研究成果...     

动力荷载对波形钢腹板连续梁桥应力影响研究

波形钢腹板PC组合连续梁桥被广泛应用于我国桥梁建造中,然而目前针对波形钢腹板应力的研究主要以静力均布车道荷载为主。为研究移动车辆荷载过桥的动力效应,本文依托四川平武涪江特大桥,通过有限元动力分析计算移动车辆荷载下桥梁的动力挠度及振动响应,同时利用频谱分析桥梁纵向动应力的大小及分布情况,讨论车速及车辆编组对波形钢腹板PC桥梁动应力的影响。结果表明：多跨桥梁结构不同跨主梁的竖向动力响应与其对应的竖弯基频紧密相关;当车速为40～80 km/h时,桥梁结构动力位移和加速度响应符合实际规律;车辆加载频率占桥梁振动响应的主导作用,当车辆行驶至主跨跨中截面附近时,主梁纵向动应力响应出现最大值。     

大跨径波形钢腹板组合箱梁桥收缩徐变影响因素分析

以伊朗某高速公路BR-06L/R特大桥为工程背景,通过MIDAS FEA建立波形钢腹板组合箱梁桥三维有限元模型,对比各国规范收缩徐变的效应,研究环境相对湿度、混凝土加载龄期、持续加载时间、混凝土强度等级以及桥墩高度对波形钢腹板组合箱梁桥收缩徐变的影响。研究结果表明:我国规范JTG 3362—2018《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》计算得到的波形钢腹板组合箱梁桥的收缩徐变效应较为适中;环境相对湿度对波形钢腹板组合箱梁桥的收缩徐变效应影响较大;波形钢腹板组合箱梁桥建议使用C55及以上高强混凝土,可以较大幅度减小结构由于收缩徐变产生的挠度;波形钢腹板连续刚构桥所产生的收缩徐变效应大于波形钢腹板连续梁桥。     

大型电除尘器钢结构支架承载性能的非线性有限元分析

根据某大型电厂300 MW机组除尘器本体及钢结构支架的特点,利用ANSYS建立有限元模型,对结构进行了静力、特征值屈曲和非线性屈曲分析。计算了在设计荷载作用下结构的变形、内力和截面应力以及结构的前四阶屈曲模态及相应的特征值屈曲荷载,给出了完善结构和有缺陷结构的荷载位移曲线及极限承载力。结果表明,应用ANSYS软件所建立的模型和采用的计算方法合理,计算结果具有较高的精度,结构的稳定承载能力和应力重分配能力较强,是一种可靠和稳定的结构承载体系。     

钢梁腹板开圆形小孔削弱型节点的抗震性能

用数值分析方法对梁腹板开设圆形小洞口的削弱型节点和没有削弱的梁柱节点进行了分析,结果表明,腹板削弱型节点有足够的塑性变形能力,可以达到减小节点表面梁翼缘处的应力、迫使塑性铰外移的目的.     

不同荷载条件下U型钢支架承载性能及失稳特征分析

以矿用直墙半圆拱U型钢支架为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法,建立U型钢支架平面分析力学模型,并借助ABAQUS有限元软件构建U型钢可缩支架三维分析模型,研究支架整体均匀承载、顶梁承载、单侧棚腿承载和两侧棚腿承载等条件下的支架承载性能、失稳特征和危险截面位置。研究表明：U型钢支架外部荷载条件不同,承载能力存在很大差异,单侧棚腿受力的偏载状态为支架最容易失稳的荷载条件,其极限承载能力为整体均匀承载、顶梁单独承载和两侧棚腿对称承载条件下的44%,63%,79%;U型钢支架危险截面主要分布在顶梁中心、棚腿中部和底脚,且随着顶梁荷载增大,棚腿危险截面向顶梁偏移;支架外部荷载条件不同,失稳特征分别以“M”式、“尖顶”式和单侧跪腿式为主;针对任楼煤矿-720 m南翼轨道大巷失稳特征,提出U型钢支架+壁后充填+锚索耦合支护技术,优化支架外部荷载分布形式,提高支架整体承载能力和结构稳定性,有效控制了强采动影响巷道围岩变形。     

平巷钢支架支护技术应用及大断面钢支架定额编制

U型钢支架支护技术目前主要应用于煤炭行业和隧道工程的软岩支护施工中,冶金行业应用较少,且现行的冶金行业定额没有大断面钢支架支护的相应定额子目。为探究钢支架支护技术在冶金矿山中的应用,弥补冶金行业大断面钢支架支护定额的空缺,通过对钢支架受力分析,确认钢支架支护间距;根据钢支架支护参数及现场人工、机械、材料的消耗,编制了大断面钢支架支护定额。采用可缩性钢支架支护技术,顺利通过破碎带施工;同时,大断面钢支架支护定额的编制使得工程结算有了法律依据。     

矿工钢梯形支架结构优化与应用

根据可缩性支架原理，半圆竹背板与矿工钢梯形支架配套使用，并在矿工钢支架棚梁和棚腿铰接处焊接防滑装置，以优化矿工钢梯形支架结构。在给定初始支撑强度的前提下，加大支架的让压变形量，提高支架承载能力，大大改善了矿工钢梯形支架控制围岩的效果。     

液压支架双伸缩立柱的结构型式和性能分析

详细分析了液压支架各种不同型式的双伸缩立柱的工作原理、结构特点和性能 ,并指出各种双伸缩立柱所适用的地质条件     

不同工况条件下矿用液压支架的整体结构性能研究

由于井下环境的恶劣性及工况环境的复杂性,导致液压支架在使用中经常出现结构变形、局部开裂等失效现象,对井下作业安全构成了严重威胁。为此,采用有限元分析方法,开展了液压支架在不同工况下的结构性能研究,针对液压支架中顶梁中部柱窝及底座的中部纵向筋板等区域是整个结构的薄弱部位,提出了液压支架优化改进的措施,对提高液压支架的结构强度及作业安全性具有重要参考价值。     

U型钢加强支架的研究

针对软岩巷道的地压分布特性，设计研制一种新型Ｕ型钢加强支架，并能通过理论分析和计算，表明该支架的抗侧压和抗底臌能力特强，在平顶山矿区的首次使用中取得了成功。     

改善巷道支架结构与性能的实验室研究

本文分析了对支架性能进行实验室研究的意义，介绍了通过支架整架力学性能检测对改善支架结构和性能的作用以及取得的效益。     

可缩性圆形支架壁后充填注浆加固技术研究

通过对常村煤矿轨道下山采用锚网(索)+ 36U型钢等常规支护形式失败的原因进行分析,得出巷道可锚性差是造成锚杆锚固力低和锚固效果差的主要因素;同时对巷道断面的选择和壁后充填注浆加固机理的分析,提出采用可缩性圆形支架壁后充填注浆加固技术.实践证明,采用可缩性圆形支架壁后充填注浆加固技术可有效解决软岩巷道变形的难题,为常村煤矿类似的巷道提供了一个有效的支护新途径.     

U型钢支架偏纵向受力及屈曲破坏分析

淮南某矿运输巷底抽巷29U支架破坏,主要表现为耳部的强力屈曲,机理分析需要引入偏纵向受力的三维机制。通过分析型钢支架几种典型破坏特征,提出了针对性防治措施,建立了偏纵向耳部受力模型,采用ANSYS数值模拟手段,研究了29U支架拱顶压平型破坏、大范围扭曲破坏及局部屈曲破坏的力学机制、应力分布与加载量级,揭示了一定尺度岩块的强力作用是耳部屈曲破坏的主因,偏纵向受力则发挥着加速变形的关键作用。     

深部巷道直墙半圆拱形钢管混凝土支架承载性能分析

为了推动钢管混凝土支架在深部高应力巷道中的应用,以贵州某矿270中段为背景,对比了常规U36型钢支架与钢管混凝土支架承载力;采用ANSYS有限元法,建立深部巷道支护力学三维模型,分析了两类支架在高水平应力下的变形情况.研究结果表明,钢管混凝土支架的承载力远大于U型钢支架;当侧应力系数大于1时,钢管混凝土支架底角的变形量...     

动压影响巷道U型钢支架-锚索协同支护机理及其承载规律

针对U型钢支架支护动压影响巷道强烈变形的支护难题,采用数值模拟方法,研究U型钢支架-锚索协同支护作用机理,提出了U型钢支架-锚索协同支护技术;在开展现场工业试验的同时,采用现场实测方法,监测动压影响由开始至结束过程中巷道围岩表面位移量、U型钢支架和结构补偿锚索实际承受载荷情况。研究结果表明：采用U型钢支架-锚索协同支护后明显改善巷道围岩应力分布,增大巷道浅部围岩残余强度,同时通过锚索的锚固作用,优化了U型钢支架承载性能,增大U型钢支架的承载能力和抗变形能力,提高了U型钢支架的整体稳定性,实现U型钢支架整体承载;当围岩变形压力较大时,U型钢支架随着围岩变形,巷道两帮和肩窝是变形压力最大的位置,相应地锚索为U型钢支架上述部位提供较大的抵抗变形力,阻止支架内突变形,同时U型钢支架作为一个整体结构,支架被束缚在有限的变形空间,而其余的大变形通过支架搭接部位缩动释放,实现了U型钢支架高阻可缩的特性。     

提高U型钢支架整体承载能力的研究

本文通过对易被现场忽视的、而又是影响U型钢支架整体承载能力的主要因素如壁后充填、卡缆螺母扭矩、纵向拉杆等进行了具体的分析研究,并提出了提高U型钢支架整体承载能力的有效技术措施.     

基于有限元分析的综放支架承载特征及适应性研究

基于ANSYS有限元数值分析手段,研究了两柱掩护式与四柱支撑掩护式综放支架的承载特征及适应性,得出了在考虑顶板附加力作用下,两柱式和四柱式综放支架的合理承载区间。研究结果表明,在考虑顶板对支架的附加力后,支架的合理承载区间相比静力平衡条件下有所增大,且四柱式综放支架的合理承载区间范围大于两柱式综放支架。并结合煤层硬度与顶梁外载合力作用点位置的对应关系,对比分析了两柱式和四柱式综放支架在软、中硬及坚硬煤层的承载能力和适应性。     

U型钢支架配合锚索、锚索注浆协同支护应用研究

针对潘四东煤矿11215上风巷靠近采空区,压力大、易变形的情况,单独采用U型钢支架支护不能长时间稳定支护的难题。11215上风巷顶部U型钢支架支护的基础上,采用锚索配合钢带对其进行加固,右帮采用锚索注浆对其进行加固。通过对现场检测,使用U型钢支架-锚索、锚索注浆协同支护相比单一的U型钢支架,顶底板评价位移量由921mm下降到218mm,下降幅度达到76%;两帮评价相对位移量由1373mm下降到132mm,下降幅度达到90%。