本文關(guān)鍵詞： 斜井 井壁底板 接茬 型鋼 力學特性 極限承載力 數(shù)值計算 物理模擬　出處：《中國礦業(yè)大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：斜井凍結(jié)法鑿井已成為我國西部礦區(qū)富水巖層中礦井建設(shè)的主要方式。凍結(jié)法施工的斜井井筒,井壁底板往往屬于受力最不利的環(huán)節(jié),受凍結(jié)壁解凍后的高水壓作用,底板易發(fā)生隆起至壓裂破壞,影響井壁的使用。單純增加底板混凝土厚度、增大配筋率也很難有效地解決該問題。鑒于此,本論文提出斜井井壁可采用型鋼混凝土底板結(jié)構(gòu),并綜合采用數(shù)值計算、模型試驗手段,對該型井壁底板的力學特性開展研究。首先,基于典型參數(shù),對斜井井壁在兩種不同的接茬施工工藝下的力學特性進行數(shù)值計算研究,以掌握井壁縱向接茬縫的位置對斜井井壁力學特性的影響。以井壁接茬部位粘結(jié)和滑移錯動的界限摩擦系數(shù)大小為判斷標準,對計算數(shù)據(jù)進行了對比分析,得出井壁的水平接茬縫較豎直接茬縫對結(jié)構(gòu)更有利的結(jié)論,在此基礎(chǔ)上提出合理的井壁接茬澆筑工藝,并提出型鋼混凝土底板結(jié)構(gòu)及型鋼的具體布置形式。其次,基于斜井井壁的三維彈性有限元模型,開展了型鋼混凝土底板力學特性的數(shù)值分析。在均布水壓作用下,分別計算了井壁結(jié)構(gòu)在型鋼和混凝土不同粘結(jié)狀態(tài)(完全粘結(jié)、完全分離、典型粘聚力)、不同的幾何參數(shù)、物理力學參數(shù)條件下的彈性力學特性。結(jié)果表明:在水壓2MPa時,井壁底板施加型鋼與未施加型鋼對比,底板中心位移減少9.5%左右,內(nèi)側(cè)拉應(yīng)力減小8.8%,外側(cè)壓應(yīng)力減小12.4%,型鋼作用效果較明顯;井壁的底板半徑、型鋼的厚度、型鋼的高度、型鋼的縱向間距等因素對井壁結(jié)構(gòu)的彈性力學特性影響較大;型鋼和混凝土完全分離與完全粘結(jié)相比,各因素的變化對結(jié)構(gòu)應(yīng)力及應(yīng)變的影響規(guī)律相似,兩者計算結(jié)果最大相差不超過3%;選擇型鋼與混凝土典型粘結(jié)力進行計算,井壁底板的環(huán)向應(yīng)力及徑向位移始終在完全粘結(jié)與完全分離時之間;隨著型鋼與混凝土粘結(jié)力的增加,井壁結(jié)構(gòu)越有利,因此,在工程中應(yīng)采取加強型鋼與混凝土粘結(jié)力的措施。然后,基于斜井井壁的三維彈塑性有限元模型,在均布水壓作用下,分別計算井壁結(jié)構(gòu)在型鋼和混凝土不同粘結(jié)狀態(tài)(完全粘結(jié)、完全分離、典型粘聚力)、不同的幾何參數(shù)、物理力學參數(shù)情況時的極限承載力。結(jié)果表明:增加型鋼有利于提高井壁結(jié)構(gòu)的極限承載力,在增加型鋼的情況下井壁結(jié)構(gòu)的極限承載力與未加型鋼(正常配筋)時的結(jié)構(gòu)相比,極限承載力提高28.9%;井壁的底板曲率、型鋼的厚度、型鋼的高度、型鋼的縱向間距等因素對井壁結(jié)構(gòu)的極限承載力影響較大;型鋼和混凝土完全分離與完全粘結(jié)相比,各因素的變化對結(jié)構(gòu)極限承載力的影響規(guī)律相似,兩者計算結(jié)果最大相差不超過3.5%;型鋼與混凝土典型粘結(jié)力時井壁的極限承載力在型鋼與混凝土完全粘結(jié)與完全分離時之間,且粘結(jié)力增加,井壁結(jié)構(gòu)越有利。最后,開展了斜井井壁型鋼混凝土底板力學特性的物理模型試驗研究。結(jié)果表明:斜井井壁型鋼混凝土底板在全水壓作用下,試驗中井壁內(nèi)外側(cè)的變形及應(yīng)力變化均與數(shù)值模擬計算結(jié)果具有一致的變化規(guī)律,但井壁的極限承載力大于數(shù)值模擬時的情況,分析原因可能是井壁模板變形造成澆筑的井壁厚度增大及井壁兩側(cè)鋼頭的約束作用,另外,井壁的非平面應(yīng)變狀態(tài)也會提高井壁的極限承載力。
[Abstract]:In this paper , a numerical analysis of the mechanical properties of steel concrete bottom plate is carried out based on three - dimensional elastic finite element model of inclined shaft wall . The results show that the structure of bottom plate is reduced by 9.5 % , the internal tensile stress is reduced by 8 . 8 % , the stress in the bottom plate is reduced by 8 . 8 % , the axial displacement of the steel section is always between full bonding and complete separation . The ultimate bearing capacity of the well wall structure is increased by 28 . 9 % . The ultimate bearing capacity of the well wall is more than 3.5 % . The results show that the ultimate bearing capacity of the well wall is not more than 3.5 % when compared with the structure of unstiffened steel . The results show that the ultimate bearing capacity of the well wall is not more than 3.5 % when the steel and concrete are fully separated .

【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD265.3

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孔慶海;鐘鏵;;型鋼混凝土在湖南國際金融大廈中的應(yīng)用[J];工程設(shè)計與研究;1996年03期

2 趙根田,楊麗梅,翟耀飛,周文軍,王春玲;型鋼混凝土的粘結(jié)承載力[J];包頭鋼鐵學院學報;2005年01期

3 顏軍;李升才;;型鋼混凝土節(jié)點受力性能及承載能力計算方法比較[J];鄭州輕工業(yè)學院學報(自然科學版);2008年05期

4 翁華為,華錦耀;型鋼混凝土梁柱的施工技術(shù)[J];工程設(shè)計與建設(shè);2004年03期

5 盧元鵬;;銹蝕SRC梁界面滑移量計算[J];西安科技大學學報;2011年04期

6 賀廣零;張振亞;盧晉福;;型鋼混凝土(SRC)梁受彎承載力計算方法比較[J];遼寧工程技術(shù)大學學報;2005年S2期

7 趙根田;高志軍;張孟喜;;外包H型鋼混凝土軸壓短柱的受力性能分析[J];工程建設(shè);2007年01期

8 曹芙波;李斌;;外包H型鋼混凝土軸壓短柱的受力性能[J];內(nèi)蒙古科技大學學報;2009年03期

9 梁敏;于海龍;;高層建筑混合結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];包鋼科技;2011年03期

10 ;[J];;年期

相關(guān)會議論文 前10條

1 安東亞;陸道淵;李承銘;喬偉;;某型鋼混凝土懸臂梁受力性能研究[A];建筑結(jié)構(gòu)（2009·增刊）——第二屆全國建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)交流會論文集[C];2009年

2 李晉春;宋彥琦;宛光輝;;型鋼混凝土構(gòu)件的受力性能和設(shè)計研究[A];第15屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集（第Ⅱ冊）[C];2006年

3 曾志攀;;型鋼混凝土框架柱計算程序的編制及應(yīng)用[A];中國鋼協(xié)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)協(xié)會第六次年會論文集（下冊）[C];1997年

4 陳宗平;趙鴻鐵;薛建陽;康希良;;型鋼混凝土異形柱截面配鋼分析[A];中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)分會第十次年會論文集[C];2005年

5 陳宗平;趙鴻鐵;薛建陽;康希良;;型鋼混凝土異形柱的混凝土保護層厚度[A];中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)分會第十次年會論文集[C];2005年

6 楊勇;薛建陽;趙鴻鐵;聶建國;郭子雄;;型鋼混凝土粘結(jié)強度試驗研究[A];中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)分會第十次年會論文集[C];2005年

7 楊佑發(fā);崔波;;型鋼混凝土梁正截面的優(yōu)化設(shè)計[A];中國鋼協(xié)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)分會第十一次年會論文集[C];2007年

8 潘波;鐘燕平;李學勁;徐愷;;多牛腿型鋼混凝土大型節(jié)點施工技術(shù)[A];2013年全國鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)學術(shù)交流會論文集[C];2013年

9 李俊華;趙銀海;唐躍鋒;劉明哲;;火災后型鋼混凝土軸壓柱剩余承載力試驗[A];第20屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2011年

10 李焱;楊建江;秘志偉;;型鋼混凝土梁柱節(jié)點的研究和應(yīng)用[A];第十一屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集第Ⅰ卷[C];2002年

相關(guān)重要報紙文章 前3條

1 本報通訊員　 李之政 記者　 賀慧宇;站在技術(shù)創(chuàng)新的前沿[N];中國建設(shè)報;2006年

2 全榮;日本東京晴空塔采用的新技術(shù)[N];世界金屬導報;2013年

3 本報記者 任佳;BIM技術(shù)解工程機電難題[N];中國建設(shè)報;2014年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 李揚;型鋼混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究[D];華南理工大學;2015年

2 鄭蟬蟬;型鋼混凝土約束柱耐火性能研究[D];中國建筑科學研究院;2015年

3 董宇光;型鋼與混凝土粘結(jié)—滑移關(guān)系及型鋼混凝土剪力墻抗震性能研究[D];同濟大學;2006年

4 劉義;型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點抗震性能及設(shè)計方法研究[D];西安建筑科技大學;2009年

5 張雪松;翼緣狗骨式削弱的型鋼混凝土框架抗震性能研究[D];天津大學;2007年

6 楊勇;型鋼混凝土粘結(jié)滑移基本理論及應(yīng)用研究[D];西安建筑科技大學;2003年

7 李玉榮;型鋼混凝土梁式轉(zhuǎn)換框架結(jié)構(gòu)的試驗和理論研究[D];浙江大學;2005年

8 李俞諭;雙型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁及其節(jié)點的抗震性能的研究[D];湖南大學;2014年

9 朱健;內(nèi)埋型鋼混凝土墻與鋼梁連接節(jié)點的性能研究[D];武漢理工大學;2006年

10 劉林;大型火電廠主廠房少墻型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)體系地震作用效應(yīng)與設(shè)計方法研究[D];西安建筑科技大學;2009年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 鄭忠;型鋼混凝土壓扭構(gòu)件的理論分析及試驗研究[D];北京工業(yè)大學;2009年

2 田賀賀;型鋼混凝土梁柱節(jié)點抗震性能及抗剪承載力研究[D];西安建筑科技大學;2015年

3 楊青峰;實腹式型鋼混凝土T形柱恢復力特性試驗研究[D];西安建筑科技大學;2015年

4 江微;中空型鋼混凝土壓彎柱的抗震性能研究[D];西安建筑科技大學;2015年

5 鄧亞運;帶桁架轉(zhuǎn)換層的型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能分析[D];重慶大學;2015年

6 吳平;超高層框架—核心筒結(jié)構(gòu)的動力特性測試與數(shù)值模擬分析[D];太原理工大學;2016年

7 郭華軍;型鋼混凝土剪力墻抗震性能的試驗研究[D];山東建筑大學;2016年

8 王燦燦;型鋼混凝土L形柱耐火性能的試驗研究[D];山東建筑大學;2016年

9 馮常琴;型鋼混凝土十字形截面短肢剪力墻受力性能研究[D];西安科技大學;2015年

10 吳海濤;型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能分析與探討[D];青島理工大學;2016年

，

本文編號：1528014