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钢管混凝土墩柱结构设计优化与力学性能研究
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作者 黄万朋 侯可可 +3 位作者 赵同阳 刘士磊 姜洪义 袁啸 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第6期29-43,共15页
为了提高普通钢管混凝土墩柱的承载性能,满足井下巷道高度2.5~3.0m特定条件巷旁支护体的需求,提出了一种内配型钢钢管混凝土墩柱支护体,设计了满足井下巷道尺寸的特定长径比的钢管混凝土墩柱参数。对普通钢管与内配型钢钢管混凝土短柱... 为了提高普通钢管混凝土墩柱的承载性能,满足井下巷道高度2.5~3.0m特定条件巷旁支护体的需求,提出了一种内配型钢钢管混凝土墩柱支护体,设计了满足井下巷道尺寸的特定长径比的钢管混凝土墩柱参数。对普通钢管与内配型钢钢管混凝土短柱力学性能进行试验对比,并对钢管混凝土长柱轴压力学性能进行研究,结果表明:内配型钢钢管混凝土墩柱局部鼓曲现象及核心混凝土的破坏程度较轻,横向和纵向变形均小于普通钢管混凝土墩柱,在受力时破坏行为较为缓慢,延性性能较好;内配型钢钢管混凝土墩柱的极限承载力比普通钢管混凝土墩柱高约500kN;随着钢管管径的增加,钢管混凝土长柱的弹性极限应变为0.1%~0.6%,塑性极限应变为2.0%~6.7%,钢管混凝土长柱的承载能力受长径比的影响而显著降低,其破坏形式为明显的屈曲变形。研究结果可为钢管混凝土墩柱的结构优化和力学性能提升提供参考。 展开更多
关键词 巷道支护 钢管混凝土墩柱 内配型钢 结构优化 长、短力学性能
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钢管混凝土墩柱截面选型 被引量:5
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作者 张国靖 刘永健 姜磊 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2020年第1期94-101,共8页
为了获得一种易于操作的钢管混凝土墩柱单肢截面优选方法,对工程中常见的3种截面形式(圆形、矩形与矩形中空夹层截面)进行了截面优选研究。基于统一理论和等效截面思想,提出了表征截面压弯承载力的经济性指标界限偏心率,研究了套箍系数... 为了获得一种易于操作的钢管混凝土墩柱单肢截面优选方法,对工程中常见的3种截面形式(圆形、矩形与矩形中空夹层截面)进行了截面优选研究。基于统一理论和等效截面思想,提出了表征截面压弯承载力的经济性指标界限偏心率,研究了套箍系数、矩形截面高宽比、矩形中空夹层截面挖空率对界限偏心率以及3种钢管混凝土截面经济性的作用规律。结果表明:套箍系数、矩形截面高宽比、矩形中空夹层截面挖空率越大,矩形和矩形中空夹层截面的经济性越好;当套箍系数大于0.8,矩形截面高宽比大于2.0,矩形中空夹层截面挖空率大于0.3时,这3个参数对界限偏心率的影响较小;界限偏心率能够很好地表征钢管混凝土单肢截面的经济性;在截面内力和材料给定的条件下,通过查界限偏心率表能够快速确定钢管混凝土墩柱最优截面形式,对工程实际具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 桥梁工程 截面选型 压弯承载力 钢管混凝土墩柱 界限偏心率
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循环荷载下钢管混凝土墩柱塑性大变形分析 被引量:16
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作者 孙浩 徐庆元 +4 位作者 丁发兴 吕飞 刘小青 程光辉 康欣 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期973-985,共13页
钢管混凝土桥墩具有抗弯刚度大、承载力高、占地面积小和结构能耗强的优点,已在城市高架桥中得到广泛应用。为实现低周往复荷载作用下钢材韧性损伤和混凝土开裂对钢管混凝土桥墩抗震性能影响的准确模拟,开展国产Q235,Q345和Q420钢材的... 钢管混凝土桥墩具有抗弯刚度大、承载力高、占地面积小和结构能耗强的优点,已在城市高架桥中得到广泛应用。为实现低周往复荷载作用下钢材韧性损伤和混凝土开裂对钢管混凝土桥墩抗震性能影响的准确模拟,开展国产Q235,Q345和Q420钢材的单轴拉伸试验研究,提出考虑屈服强度影响的参数确定性韧性损伤模型,形成参数确定性混合强化-韧性损伤模型。采用ABAQUS软件,基于参数确定性的钢材混合强化-韧性损伤模型以及混凝土三轴塑性-损伤模型,并在混凝土实体单元中采取水平裂缝插入技术优化桥墩模型,从而建立低周往复循环荷载下钢管混凝土桥墩精细有限元模型,根据单向循环加载下圆形和方形钢管混凝土各5个墩柱,以及双向循环加载下圆钢管混凝土柱2个试验结果的滞回曲线和屈曲形态,验证该精细有限元模型的合理性与有效性。分析结果表明:考虑水平裂缝和钢材韧性损伤影响的钢管混凝土墩柱实体-壳精细有限元塑性抗震计算方法,合理反映了单、双向循环荷载下钢管混凝土桥墩的滞回曲线“捏拢”效应和塑性大变形阶段承载力退化现象,也反映了钢管混凝土墩柱的界面滑移和约束作用规律。 展开更多
关键词 桥梁工程 钢管混凝土墩柱 有限元 韧性损伤 裂缝
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动力荷载下钢管混凝土墩柱抗震性能极限分析 被引量:7
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作者 孙浩 徐庆元 +1 位作者 吕飞 丁发兴 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期97-108,共12页
为研究钢管混凝土桥墩极限抗震性能,采用Abaqus软件建立圆钢管混凝土桥墩三维实体-壳单元有限元模型。为更准确的描述圆钢管混凝土桥墩的抗震性能退化、震后残余位移变化规律,模型中对混凝土引入裂缝、对钢管引入韧性损伤,进行单向拟静... 为研究钢管混凝土桥墩极限抗震性能,采用Abaqus软件建立圆钢管混凝土桥墩三维实体-壳单元有限元模型。为更准确的描述圆钢管混凝土桥墩的抗震性能退化、震后残余位移变化规律,模型中对混凝土引入裂缝、对钢管引入韧性损伤,进行单向拟静力、单向拟动力、双向拟动力、振动台加载下圆钢管混凝土桥墩抗震性能试验验证。分析结果表明:考虑水平裂缝和钢材韧性损伤影响的钢管混凝土墩柱实体-壳精细有限元塑性抗震计算方法合理,反映循环荷载下钢管混凝土桥墩的滞回曲线“捏拢”效应、塑性大变形阶段承载力退化现象和单、双向动力荷载下钢管混凝土桥墩震后残余位移,也反映钢管混凝土墩柱的界面滑移和约束作用规律;相同地震波作用下全填充钢管混凝土桥墩的地震响应最小,填充混凝土有利于提高桥墩的极限抗震能力。提出适用于双向地震波作用的钢管混凝土桥墩墩顶残余位移与最大位移响应之间的计算公式。 展开更多
关键词 动力荷载 钢管混凝土墩柱 有限元 裂缝 韧性损伤准则 极限抗震性能
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钢管混凝土墩柱沿空留巷支护技术 被引量:9
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作者 陈东 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第S1期1-3,6,共4页
沿空留巷能最大限度地提高煤炭资源采出,减少了区段煤柱损失,缓解了采掘接续紧张的局面。在深入研究对比当前各种沿空留巷支护技术特点的基础上,提出了一种全新的沿空留巷支护技术,即采用钢管混凝土墩柱与锚杆(索)网联合支护作为沿空留... 沿空留巷能最大限度地提高煤炭资源采出,减少了区段煤柱损失,缓解了采掘接续紧张的局面。在深入研究对比当前各种沿空留巷支护技术特点的基础上,提出了一种全新的沿空留巷支护技术,即采用钢管混凝土墩柱与锚杆(索)网联合支护作为沿空留巷支护手段。结果表明:该技术具有支护强度高,施工速度快,安全程度高,留巷成本低的优点,满足了采煤工作面沿空留巷的要求,实现了矿井无煤柱开采。 展开更多
关键词 沿空留巷支护 钢管混凝土墩柱 围岩稳定性
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预制节段拼装双层钢管-混凝土组合墩柱抗震性能分析 被引量:5
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作者 邢凯迪 林元铮 +2 位作者 李明鸿 宗周红 许有胜 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期305-314,共10页
为研究预制节段拼装CFDST墩柱的抗震性能,开展了预制节段拼装CFDST墩柱拟静力试验,并采用有限元软件ABAQUS对墩柱力学行为进行数值模拟,分析素混凝土层、初始预应力度和节段数量对墩柱抗震性能的影响.结果表明:在水平往复荷载作用下,墩... 为研究预制节段拼装CFDST墩柱的抗震性能,开展了预制节段拼装CFDST墩柱拟静力试验,并采用有限元软件ABAQUS对墩柱力学行为进行数值模拟,分析素混凝土层、初始预应力度和节段数量对墩柱抗震性能的影响.结果表明:在水平往复荷载作用下,墩柱未出现明显破坏,滞回曲线呈明显旗帜形,最大残余偏移率为0.18%,具有良好的自复位性能;最大偏移率为5.25%时,轴向预应力损失约为10.20%,墩身变形主要来自接缝处开口,正、负向最大累计开口量分别达到10.70和12.35 mm,存在明显的多转角变形模式;数值模型可以较好地模拟墩柱的非线性力学行为;考虑节段间素混凝土层可以更为合理地模拟墩柱滞回性能,提高初始预应力度可增强墩柱强度和耗能能力,而节段数量则对墩柱滞回性能影响较小. 展开更多
关键词 双层钢管-混凝土(CFDST)组合 拟静力试验 非线性分析 预制节段拼装 韧性抗震
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极近距离煤层采空区下沿空留巷技术研究 被引量:5
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作者 高海滨 侯可可 +3 位作者 王兆其 黄万朋 隋乐 邵贤坤 《中国煤炭》 北大核心 2024年第4期68-78,共11页
为了解决极近距离煤层采空区下多次回采影响的沿空留巷围岩严重变形难题,以山东新查庄矿业有限责任公司(以下简称“新查庄煤矿”)91006综采工作面为工程背景,研究分析了采空区下沿空留巷覆岩顶板结构特征及运动规律,通过建立顶板位态力... 为了解决极近距离煤层采空区下多次回采影响的沿空留巷围岩严重变形难题,以山东新查庄矿业有限责任公司(以下简称“新查庄煤矿”)91006综采工作面为工程背景,研究分析了采空区下沿空留巷覆岩顶板结构特征及运动规律,通过建立顶板位态力学结构模型,确定了采空区下沿空留巷巷旁支护阻力计算方法,计算出巷旁支护阻力为3432 kN,提出了“水力压裂超前断顶+巷旁钢管混凝土墩柱高强支护”为主体的巷旁复合支护体系。利用超前断顶卸压技术将巷旁顶板由传递岩梁结构向短悬臂梁结构转变,大大降低巷旁支护阻力,与钢管混凝土墩柱的高强巷旁支护相结合,特别适用于采空区下的沿空留巷工程。通过在新查庄煤矿91006综采工作面试验应用表明,留巷取得了较好的效果,巷道表面整体变形量较小,满足工作面回采期间的要求。 展开更多
关键词 采空区 极近距离煤层 沿空留巷 巷旁支护 钢管混凝土墩柱
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厚硬顶板结构下巷旁超前卸压与高强支护技术研究 被引量:1
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作者 王凯 薛峰 +2 位作者 吴振华 隋乐 黄万朋 《煤炭技术》 CAS 2024年第6期78-83,共6页
白庄煤矿9701工作面采用沿空留巷开采技术,其工作面顶板厚度及硬度大,巷旁支承压力高,巷旁围岩支护控制及整体留巷难度系数大。为此,设计采用“水力压裂超前断顶+钢管混凝土墩柱巷旁高强支护”组合技术方案,对上覆厚硬顶板结构进行综合... 白庄煤矿9701工作面采用沿空留巷开采技术,其工作面顶板厚度及硬度大,巷旁支承压力高,巷旁围岩支护控制及整体留巷难度系数大。为此,设计采用“水力压裂超前断顶+钢管混凝土墩柱巷旁高强支护”组合技术方案,对上覆厚硬顶板结构进行综合控制。通过水力压裂超前断顶技术对巷旁厚硬顶板进行充分采前断顶卸压,形成巷旁短悬臂梁结构,有效缓解巷旁支护体所承受的压力。通过钢管混凝土墩柱作为主要巷旁支护体对沿空留巷的围岩进行高强支撑。经工程效果分析,该技术方案取得了良好的控顶效果,最大顶板下沉量为55 mm,巷道整体成型效果良好。研究成果可以对同类矿井开采提供安全指导。 展开更多
关键词 厚硬顶板 水力压裂 超前卸压 钢管混凝土墩柱 沿空留巷
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密梁式型钢组合梁装配式桥梁结构施工关键技术研究
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作者 曾延平 《交通世界》 2024年第24期119-121,共3页
为研究密梁式型钢组合梁装配式桥梁结构施工关键技术,对青龙大桥试验桥施工工艺进行研究,阐述了此装配式桥梁钢筋混凝土桩基、钢管混凝土墩柱、预应力钢箱混凝土盖梁、密梁式型钢组合梁以及波折板钢筋网片加工、施工工艺流程,总结了各... 为研究密梁式型钢组合梁装配式桥梁结构施工关键技术,对青龙大桥试验桥施工工艺进行研究,阐述了此装配式桥梁钢筋混凝土桩基、钢管混凝土墩柱、预应力钢箱混凝土盖梁、密梁式型钢组合梁以及波折板钢筋网片加工、施工工艺流程,总结了各施工阶段施工技术要点及质量控制措施,与传统结构形式进行对比分析,为此类结构推广应用提供参考。 展开更多
关键词 密梁式型钢组合梁 钢管混凝土墩柱 预应力钢箱混凝土盖梁 波折板
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