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地下管廊可调式支架的计算原理
图3-1平面刚架计算模型 图3-2 U钢支架的搭接
第一节概 述

综合管廊支架

综合管廊支架

综合管廊成品支架

综合管廊成品支架

地下管廊可调式支架由于结构简单,具有较好的缩动性能,对动压的适应性强,在国内外得到广泛的应用。但到目前为止,对U型钢可缩性支架的设计、选用及其参数的确定仍然停留在经验 上,对地下管廊可调式支架的力学分析一般只能作一些定性的分 析,有的文献也试图进行定量计算,将U型钢可缩性支架简化成为一平面刚架,按刚性支架计算模型进行设计计算,例如对直腿半圆拱型钢可缩性支架简化成如图3-1所示的平面刚架计算简图,然后用第二章的刚性金属支架计算模型进行计算。

实际上,一个地下管廊可调式支架是由若干段U型钢装配而 成。一段U型钢与另一段U型钢采用搭接,用卡缆连接起来, 如图3-2所示。
正是由于这些搭接段,地下管廊可调式支架能够在一定的条件下实现缩动。而前面介绍的平面刚架计算模型忽略了搭接部分的存在,这种简化存在着以下的问题:(1) 搭接部分是由两节U型钢的端部与卡缆组成,因此搭 接部分的刚度、强度与单节U型钢有很大的不同,其计算结果 与实际情况有较大的差异,不能反映实际情况。

(2) 这种平面刚架模型不能计算出卡缆的受力大小,因而也不能对卡缆进行内力和强度计算。

(3) 这种计算模型不能反映卡缆预紧力产生的支架内力。

(4) 不能定量分析支架的缩动条件和缩动后的支架的内力变 化。

因此,U型钢可缩性支架的力学计算应提出一种能包含搭接 部分在内的计算简图。

第二节U型鈉可缩性支架计算简图

对U型钢可缩性支架进行力学计算与分析的目的是:计算支架各杆件的内力,包括卡缆、缧栓的内力,以便进行支架选 型、设计和支架强度以及德定性验算;研究支架在与围岩相互作 用中,即在外荷载作用下卡缆及搭接部分的力学行为,以便研究 支架的缩动性能及承载能力达到优化支架形式及支护参数的目 的。

地下管廊可调式支架所受的荷载包括以下几部分:

(1) 围岩对支架产生的主动压力,即由于围岩的变形、破坏 产生的对支架的压力。

(2) 围岩对支架产生的弹性抗力,由于支架在外荷载作用下 产生变形,围岩约束支架的变形产生的弹性约束力。

(3) U型钢可缩性支架安装时,必需拧紧卡缆,因而对支架 产生预应力。

(4) 地下管廊可调式支架在外荷载作用下,当外荷载达到一定程度,支架产生缩动,因此产生相应的装配应力。

以上荷载在进行U型钢可缩性支架的力学分析时,都应该考虑进去。因此,如果简单地应用图3-1的计算简图,显然是 不能考虑由于卡缆预紧力产生的支架内力以及由于支架缩动产生 的装配应力,也就不能讨论卡缆预紧力对支架缩动的影响和支架 缩动后的承载能力等问題。

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