资源描述：
《钢管混凝土支架模型力学性能试验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第29卷第2期建井技术Vol129No122008年4月MINECONSTRUCTIONTECHNOLOGYApr12008钢管混凝土支架模型力学性能试验研究12王强,臧德胜(1安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南,232001;2合肥工业大学土木建筑工程学院,安徽合肥,230009)摘要:介绍了圆弧形钢管混凝土支架构件在同步加载条件下的室内模型试验情况,对试验结果进行了分析,着重讨论了支架变形和受力特征。关键词:钢管混凝土支架;力学性能;模型试验;径向位移;应变+中图分类号:TD31513文献标识码:A文章编号
2、:1002-6029(2008)02-0033-03的应力和应变值。另外,由相似准则可以推知,模1试验研究的目的和内容型上所加的集中荷载为原型上实际荷载的1/9。钢管混凝土支架模型力学性能试验研究的主3加载装置和试验方法要目的是:(1)测试圆弧形钢管混凝土支架的承载能力钢管混凝土支架模型力学性能试验在安徽理和破坏特征,以验证该支架在深层地下工程中的工大学大型地下结构试验台上进行。1/4圆弧形安全性;支架构件直径108mm,弯曲半径215m,壁厚(2)检验圆弧形钢管混凝土支架的变形情况,315mm。在同步加载情况
3、下,将荷载简化为4个以验证该支架的可缩性能能否满足地下工程支护集中荷载,用4个千斤顶加压,见图1。试验主要的要求;设备及测试装置有同步液压加载系统、磁性表、位(3)测试圆弧形钢管混凝土支架在同步加载移计、应变测试系统等。情况下的截面轴向应变、径向位移分布规律,了解该支架的力学性能。为了达到上述目的,我们对1/4圆弧形钢管混凝土支架构件模型进行了试验研究。试验研究内容如下:(1)圆弧形钢管混凝土支架构件的承载能力;(2)圆弧形钢管混凝土支架构件的变形特征和破坏形态;图1钢管混凝土支架模型试验加载装置(3)在荷载作
4、用下,支架构件的截面轴向应变分别在钢管混凝土支架构件的6个截面(B,分布情况。C,D,E,F,G)处的外缘、中部及内缘外表面粘贴应变片。每个截面粘贴3处,每处均有相互垂直2支架构件模型试验设计的径向、环向共2个应变片,见图2。每个构件的模型试验影响参数有:应力R(MPa)、变形数据采集点为36个。另外,在支架拱顶、拱腰及y(mm)、集中荷载P(kN)、钢管直径D(mm)、钢拱脚处布置了3个位移计量测径向位移,见图1。管壁厚t(mm)、钢管弹性模量Es(MPa)、混凝土模型试验加载程序如下:先进行预加载,使支弹性
5、模量Ec(MPa)、支架构件半径R(mm)、应变架构件和测试元件进入稳定状态,同时检查加载[1,2]E(无量纲)、混凝土抗压强度fc(MPa)等。系统和测试系统是否正常。预加载分2~3级进试验用的模型构件几何尺寸为原型的1/3,所行,荷载最大值不超过支架结构设计荷载的用材料和原型完全相同。这样根据相似准则,模型40%。预加载后,采用分级稳压加载方式进行正上所测得的应力和应变值应等于原型上对应位置式加载试验。试件承载能力分为10~20级,逐级收稿日期:2007-09-20基金项目:安徽理工大学引进人才基金资助项目
6、(2006yb40);安徽理工大学青年科学研究基金资助项目(qn200705)34建井技术2008年第29卷太大,无法继续施加荷载而停止试验。因此,可以认为停止试验时的荷载10641448kN为该构件的极限荷载,而变形性质(指线性或非线性)发生明显改变时的荷载60418kN为构件的屈服荷载。试验结束后,构件整体性较好。图2钢管混凝土支架应变片分布施加荷载。每级加载5~6kN,稳压1~2min;待试件变形趋于稳定后,记录测试数据,然后再加下[1]一级荷载。4试验结果与分析根据结构力学理论,对称结构在对称荷载作用下
7、,只产生对称的内力和位移;因此,模型试验设计时,我们把圆形钢管混凝土支架简化成了1/4圆弧形结构,不影响试验结果。支架采用滑动支图4构件径向位移随荷载的变化情况座,焊在钢管混凝土支架构件拱脚处的稳定钢板412构件轴向应变均未接触到焊在试验台支座上的起防止上翘作用根据试验实测数据绘出的构件外缘轴向应变的型钢,因而可以将支架构件模型试验加载过程曲线见图5。从图中可以看出,在加载初期,拱顶视为理想的面内受力过程。处的外缘轴向应变较小。荷载在60418kN以内411构件径向位移时,构件两侧的外缘轴向应变表现出较典型的对
8、圆弧形钢管混凝土支架构件在均匀加载试验称特征;同时由于拱两侧的挤压作用,使得拱顶有中,结构与荷载都是对称的,且4个千斤顶所施加向外凸的趋势,但并不明显。随着荷载的增大,钢的压力是同步均匀增大的,构件破坏情况如图3管逐渐进入屈服状态,构件两侧的外缘轴向应变所示,构件径向位移随荷载的变化情况如图4所不再保持对称,构件处于偏心受压状态。荷载达示。从图4中可以看出,在加载初期,构件拱顶处到89
