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1、第22卷第5期岩土工程学报Vol.22No.52000年9月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringSept.,2000U型钢可缩性支架缩动后的内力计算InternalforcecalculationofUsupportsconsideringyielding尤春安(山东科技大学土木建筑学院,山东泰安,271019)文摘缩动是U型钢可缩性支架的重要特性,按支架缩动后进行强度计算是必要的。介绍了U型钢可缩性支架缩动后的内力计算方法。算例表明,支架缩动所产生的内力在支架的内力计算中不但是不
2、可忽视的,而且往往占有重要的地位。关键词可缩性支架,缩动,内力计算,装配应力+中图法分类号TD355.9文献标识码A文章编号1000-4548(2000)05-0604-04作者简介尤春安,男,1954年生,副教授,主要从事岩石力学与工程的教学与科研工作。YouChunan(ShandongUniversityofScienceandTechnology,Taian,Shandong,271019)AbstractYieldingisanimportantcharacteristicofUsteelsupports.Iti
3、snecessarytoconsidertheinternalforcecausedbytheyieldingoftheUsteelsupportsinthestrengthcalculation.ThispapergivesthemethodofinternalforcecalculationofUsteelsupports.TheexampleshowsnotonlythattheinternalforcecausedbyyieldingofUsteelsupportscannotbeneglected,butalsoitisofgreatimp
4、ortanceinthestrengthcalculation.Keywordsyieldingsupport,yielding,internalforcecalculation,assemblingforce11概述2l0J=+33JF0l(1)U型钢可缩性支架是广泛应用于矿山巷道的一种F=F支护,其最大优点是当围岩作用于支架上的压力达到式中J,F为杆件的等效截面惯性矩和等效截面面一定值时,支架便产生屈服缩动,缩动的结果使围岩作l0用于支架上的压力下降,从而避免了围岩的压力大于积;J,F为U型钢截面惯性矩和截面面积;为卡缆F0支架的
5、承载力而导致支架的破坏。文献[1]对U型钢及螺栓的柔度系数,可由实验获得;l为搭接长度。可缩性支架的缩动分析表明,理想的U型钢可缩性支架是增阻!的,即随着支架的缩动,其抗缩动力也增大,当缩动到一定的程度,支架才发生破坏。因此,支架的强度计算应该考虑这一时刻的承载能力。U型钢可缩性支架的内力在缩动前由两部分组成,即外荷载(包括围岩的主动荷载和弹性抗力)产生[2]的支架内力和卡缆的预紧力产生的支架内力。当支架缩动后,由于卡缆的约束作用,产生了装配应力,使支架的内力发生了变化。U型钢可缩性支架缩动后产生的装配应力在支架的强度计算中不但是不可忽视的,而且往往起着重
6、要的作用。图1U型钢可缩性支架计算简图Fig.1DiagramforyieldingUsteelsupport为了使U型钢可缩性支架具有一定的抗缩动能2U型钢可缩性支架缩动前的内力力,在安装支架时必须对搭接部分的卡缆施加一定的U型钢可缩性支架的内力计算是一个平面刚架问预紧力。通过现场调查发现绝大多数的U型钢可缩题,为简化计算,支架的搭接部分和卡缆可采用一等效[3]性支架架设后,其搭接部分的下端仍然有少量的张开,的截面杆件来代替,如图1所示。等效截面杆件的因此,卡缆的预紧力将产生支架的装配应力。长度与实际搭接长度相等,而等效截面杆件的截面参数应使得在
7、相同的外力作用下与实际搭接部分两端产生相同的变形。如图2所示,等效截面参数可表示为到稿日期:1999-10-25第5期尤春安U型钢可缩性支架缩动后的内力计算605卡缆的预紧力所产生的支架内力可由静力平衡条开的张开量为CD,由虚功原理可得件确定,对于直腿半圆拱支架,如图3所示,其拱顶处CD-REE=0(3)的内力为式中E为搭接部分的缩动量,即拱梁与拱腿在EN0N0Rsin2点处的相对位移量;RE为沿CD方向作用一对单位力FN=Rcos1+H时,E点处沿切线方向的相互作用力。例如,对于直腿N0(2)FQ=0半圆拱可缩性支架,容易求得FN
8、0N0M=FN(R+H)Hsin2RE=-(4)式中NN0
