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考虑支架围岩相互作用的管廊电力通信支架计算和设计模型

结合国内外地下结构设计实践,管廊金属支架的计算与设计大致有以下几种计算理论。

管廊电力通信支架

管廊电力通信支架

1. 经验类比法

经验类比设计法是以往管廊支护设计中最常用的一种设计计 算方法。依据不同的围岩条件的矿山压力情况,选择适当的支架形式,并根据经验选取支架的参数,在实践应用中根据管廊的变形情况调整支护参数,使管廊的支架形式、支护断面和支护参数 更趋于合理。

2. 局部变形理论

局部变形理论的基础是局部变形地基梁理论。计算原理可根 据上述的荷载确定方法确定围岩压力,按弹性地基梁理论计算支 架内力,并进行支架参数的设计。局部变形理论是地下工程广泛应用的一种计算和设计方法。

3. 共同变形理论

共同变形理论是将管廊电力通信支架、围岩作为一整体,根据支架、围岩 间应满足应力的位移连续条件进行分析计算,以分别获得支架和围岩的内力和位移,以此验算围岩的稳定状态并进行支架的参数设计,这一计算理论只在一些简单的问题获得解析解。对一般管廊情况,应采用数值分析方法,如有限元法边界元、离散元等数 值计算方法。近年来,随着计算机的发展,国内外已有很多的可用于地下工程力学计算的分析软件,因此采用这种理论进行支架力学分析已不是难事。

四、算例
下面采用上述的分析方法讨论围岩力学性质对金属管廊电力通信支架的弹性动态的影响。

作为算例,考虑的三铰半圆拱刚性工字钢支架,受垂直均匀荷载g的作用。工宇钢截面为100mm*100mm*5mm*7mm,材料屈服极限 300MPa,广义屈服条件为:00.15F=iml

围岩的弹性抗力系数分别选取A=0.0, 30.0, 50.0,100.0, 250.0 和 1000.0MPa/m 进行计算。

图5-19是拱顶结点10的垂直位移和荷载g的关系曲线, 图中的数字为屈服的结点号,从图中可以看出:

(1) 不论围岩的弹性抗力系数尺值的大小如何,屈服结点出现的顺序分别为:2和18, 1和19, 7和13, 3和17……。

(2) 这些屈服结点出现的位置均有围岩弹性抗力的约束,因 此,虽然出现塑性铰,但都不能使支架形成可变机构。

(3) 除0外,最后支架的极限承载能力差别不大,但位移值有较大的差异。

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