传统型钢拱架重量大、承载力低、安装劳动强度高，难以满足复杂条件地下工程安全高效的建设要求。以深井软岩巷道为工程背景，采用高强高韧钢材研发了新型轻质高强拱架，利用全比尺拱架力学性能试验系统开展了新型拱架与传统U36型钢拱架的承载性能对比试验，明确了拱架变形破坏模式和承载特性。在拱架钢材性能方面，与传统U36型钢拱架相比，新型拱架所用钢材屈服强度提高了97%，屈服延伸率提升了41.9%；在拱架承载性能方面，新型拱架在整体重量减轻33.3%的情况下，其极限承载力提升了20.1%，稳定滑移阻力提升了111.5%；在变形破坏特征方面，与传统U36型拱架相比，新型拱架极限承载状态下的面内平均变形量降低了16.4%，新型和U36型拱架的应变最大位置均在拱顶或拱腿处。新型拱架具有轻质、高强、高阻、稳滑的特点。在此基础上，开展了现场应用研究，持续跟踪监测结果表明，单榀新型拱架的平均安装时间较U36拱架缩短了40.5%，新型拱架最大变形量为63mm，最大应力为101.3MPa，且没有出现明显局部屈曲和面外失稳现象，安全储备高；围岩收敛变形在30天后基本稳定，整体受力表现为拱顶＞拱肩＞拱腰。新型拱架在承载能力和施工效率方面具有明显优势，为深部矿井拱架支护提供一种轻质高强的材料选择。

0 引言
1 研发背景
2、试验方案
2.1 试验对象
2.1.1 新型拱架钢材特性
2.1.2 新型拱架截面参数分析
2.2 试验系统
2.3 加载与监测方案
3 拱架变形破坏特征分析
3.1 变形破坏模式分析
3.2 变形特征对比分析
4 拱架力学性能分析
4.1 承载性能分析
4.2 拱架应变特征分析
4.3 小结
5 现场应用
5.1 方案设计
5.2 施工效率分析
5.3 受力情况分析
6 结论

黄玉兵,段儒刚,王琦,等.新型轻质高强拱架力学特性研究及应用[J/OL].煤炭科学技术,1-10[2025-03-20].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.TD.20250319.0959.001.html.