约束混凝土拱架力学特性与截面设计方法研究

作者

王琦刘悦辛忠欣魏华勇江贝王鸣子李东浩冯耀霞赵梦薇
单位

山东大学岩土与结构工程研究中心中国矿业大学（北京）深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
摘要

随着地下工程逐渐向深部发展，传统支护体系难以满足复杂条件下的支护需求，约束混凝土拱架具有良好的承载特性，在地下工程中逐渐被广泛应用，但截面特性对约束混凝土拱架力学性能的影响机制尚未明确。对比分析常见的方钢约束混凝土(SQCC)、圆形约束混凝土(CCC)与U36全比尺拱架力学性能，研究各拱架的承载性能和变形破坏机制。对不同壁厚的SQCC,CCC和不同长宽比的矩形约束混凝土(RCC)拱架进行数值试验，研究截面形状、尺寸对约束混凝土拱架力学性能的影响机制。研究表明，在截面用钢量相同的情况下，拱架截面面积越大，承载能力越强，且SQCC,RCC拱架的力学性能优于CCC拱架。在此基础上，提出约束混凝土拱架截面设计方法。
关键词

地下工程约束混凝土拱架支护力学性能截面设计
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目(51874188,52074164,42077267)；山东省杰出青年科学基金项目(ZR2020JQ23)；山东省重大科技创新工程项目(2019SDZY04)；山东省高等学校“青创科技计划”项目(2019KJG013)；
文章目录

1 约束混凝土拱架力学性能试验
1.1 工程背景
1.2 试验方案设计
1.2.1 试件尺寸
1.2.2 加载方案
1.2.3 监测方案
1.3 试验结果分析
1.3.1 破坏模式分析
1) SQCC拱架
2) CCC拱架
3) U36拱架
1.3.2 承载能力分析
1.4 小结
2 约束混凝土拱架数值试验
2.1 试验方案设计
2.2 试验结果分析
2.2.1 变形特征分析
2.2.2 承载能力分析
1) SQCC拱架
2) CCC拱架
3) RCC拱架
3 截面设计方法与工程建议
3.1 围岩支护拱架截面设计方法
3.2 拱架截面设计
3.3 工程建议
4 结论
引用格式

王琦,刘悦,辛忠欣,魏华勇,江贝,王鸣子,李东浩,冯耀霞,赵梦薇.约束混凝土拱架力学特性与截面设计方法研究[J].采矿与安全工程学报,2023,40(02):243-250.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2022.0004.
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