摘 要:通过模型试验对 内钢板 一高强混凝土井壁锚卡的力学性能进行 了研究,结果表明随着
井壁作用力的增加锚卡受到的拉应变逐渐增大,并且当内钢板进入塑性变形后应 变增长加快 ,明确
了井壁在荷载作用下锚卡的应力 一应变特性 ,以及破坏特征。通过数值模拟进一步明确 了锚卡的最
大拉应力位置并不在锚卡与内钢板的焊接位置,而是在 离开焊接位置约 1/3倍的锚卡长度处。
关键词 :内钢板 ;复合井壁;锚卡 ;模型试验 ;数值模拟
中图分类号:TD265.3 2 文献标识码:A 文章编号 :1671—0959(2015)12-0100-03
Research on M echanical Characteristics of Rivets for High Strength
Concrete Shaft Lining with Inner Steel Cylinder
QI Shan—zhong .HUANG Jia—hui
(1.Yellow River Conservancy Technical Institute,Km~ng475004,China;
2.School of Mechanics and Civil Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China)
Abstract:The mechanical characteristics of rivets were studied for high strength eonerete shaft lining with inner steel
cylinder,through model experiment. The results showed that,the strain on rivets raised gradually with the increase of
lateral force,and the strain growth accelerated, when the inner steel plate enters plastic deformation. The stress—strain
and failure characteristics of rivets under load were obtained. According to the numerical simulation,the maximum stress
was at 1/3 rivet away from the welding point.
Keywords: inner steel cylinder; composite shaft lining;rivets;model experiment; numerical simulation
在我 国山东 、安徽 、河南 、河 北等 产煤 大省 ,因浅部
资源已大部分被开发 ,深部煤炭开采 、新建矿井穿过的冲
积层越来越厚将成为必然 J。
随着 冲积层厚 度 的增 大 ,井壁 混凝 土强度 和厚 度不 断
增大 ,为 了 降低 冻 结 和 掘 砌 费用 ,减 少 建井 成本 ,对 于
600m 以深 的井壁结构 ,提 出了使 用复合井 壁结构 ,如钢骨
混凝 土复合 井壁 结构 、钢板混 凝土复合 井壁结构 ’。 。但是
在 钢板 混凝 土复合井 壁 的研究过 程 中 ,对 内钢 板有稳 定作
用 的锚 卡的研究则基本 空 白。洪伯潜 认 为从 理论上 不加
锚卡而不会 降低井壁 的承载力 ,为了抵抗 井壁 的不 均匀荷
载产生的剪应力 ,可 以按 构造设 置 ;对 于锚 卡井壁 受力 过
程 中的力学特性 ,还未 有人进 行研究 。本文 就针对 锚卡 的
受力特性通过数 值模 拟和模 型试 验 ,明确 井壁在 外荷 载作
用下锚 卡的力学 特性 和破 坏特征。
1 模 型设 计
1.1 原 型 内钢 板 一混凝 土 井壁设 计
以万 福 煤 矿 副 井 为 工 程 背 景 ,假 设 外 井 筒 净 直 径
6.5m,冲积层厚度约为 750m,井壁为双层复合井壁结构,
在深度 650~750m处 内层井壁 采用 内钢板高 强钢纤 维混 凝
土井壁结构 ,钢纤 维混 凝 土强度 等 级为 CF80一CF100,井
壁厚度按规范【 估算 ,CF85~CF100的钢纤维混凝土强度
设计值 按 规 程外 推 ,内钢 板 与锚 卡使 用 的 均是 普 通 碳 钢
Q235。计算 可以得 到 CF95井壁 700m处的混凝 土井 壁厚度
为 675mm,钢板厚度为 40mm。
1.2 相似模 拟设 计
井壁模型设计 要满 足应力 、变形 和强 度相 似 ,同 时也
要满足试验条件要 求 ,根 据相似 理论 可得如 下相 似准则 方
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