超深井筒排水管路及其梁系的安全性能分析

发布时间：2021-09-13 15:51

　　随着矿井开采深度的不断加大,排水管路的敷设高度也随之增加,支撑梁的尺寸随之增大,数量也随之增多,管路、支撑梁及防弯梁的安全性将直接影响整个排水系统的安全性,并且井筒梁窝数量增多,其受力与变形也必将对井筒的安全性能产生影响。而目前各设计院工程设计中,管路壁厚、支撑梁及防弯梁的设计通常按照规范给出的公式及经验数值来计算,没有根据管路实际受力进行分析设计,因此有必要结合工程实际,运用现代设计方法对管路壁厚、支撑梁及防弯梁进行设计,保证其安全性。本课题主要内容包括以下几个方面:（1）分析研究传统管路壁厚计算公式,明确其适用范围。根据管路现场安装情况,分析其受力,研究由于管路敷设误差导致的管壁弯曲应力对管路壁厚设计的影响。根据第四强度理论推导管路工作与试压不同工况下的、适合超深立井井筒管路壁厚设计公式。应用ansys软件,对按照本文公式设计的管路及按照规范设计的管路进行应力应变分析,对比分析结果,验证本文推导公式的正确性。（2）分析排水管路所受载荷,根据管路实际安装,研究永久载荷、水锤力、与水柱重在梁系中的分配情况,通过具体实例计算出各盘支撑梁所受载荷,并与按照规范得出的载荷进行对比。根据支撑梁... 

【文章来源】：河北工程大学河北省

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 排水系统简介
    1.2 工程背景及研究意义
        1.2.1 工程背景
        1.2.2 研究意义
    1.3 研究现状
    1.4 主要研究内容及创新点
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 创新点
第2章 排水管路的设计
    2.1 排水系统方案的确定
    2.2 排水管路的设计
        2.2.1 排水管路趟数选择
        2.2.2 排水管路材质及连接方式选择
    2.3 直管座的设计
    2.4 本章小结
第3章 排水管路壁厚设计
    3.1 原始管路壁厚计算公式分析
        3.1.1 管壁应力分析
        3.1.2 管道壁厚计算公式及适用条件
    3.2 矿井排水管路壁厚计算公式推导
    3.3 实例分析
        3.3.1 工程实例计算
        3.3.2 管壁应力分析
    3.4 本章小结
第4章 支撑梁系载荷分析
    4.1 载荷分析
        4.1.1 永久载荷
        4.1.2 偶然载荷（水锤力）
        4.1.3 水流与管路之间的摩擦力
        4.1.4 温度力
    4.2 排水管路不同工况下载荷分析
    4.3 支撑梁系载荷分配
        4.3.1 永久载荷分配
        4.3.2 偶然载荷分配
        4.3.3 实例计算
    4.4 本章小结
第5章 支撑梁结构设计
    5.1 支撑梁的布置
    5.2 水平小梁力学模型
        5.2.1 弯扭组合水平小梁的设计
        5.2.2 水平小梁实例计算
    5.3 托管梁力学模型
        5.3.1 第一盘（下）托管梁力学模型
        5.3.2 第一盘（上）托管梁力学模型
        5.3.3 托管梁实例计算
        5.3.4 托管梁应力应变分析
    5.4 本章小结
第6章 防弯梁结构设计
    6.1 防弯梁间距的确定
    6.2 防弯梁力学分析
    6.3 实例计算
    6.4 防弯梁应力分析
    6.5 本章小结
第7章 井壁安全性分析
    7.1 钢筋混凝土的本构关系
        7.1.1 钢筋混凝土的线性本构模型
        7.1.2 钢筋混凝土的塑性本构模型
        7.1.3 钢筋混凝土井壁应力应变关系
        7.1.4 钢筋混凝土井壁破坏准则
    7.2 井壁外载荷分析
    7.3 井壁安全性分析
        7.3.1 单元模型
        7.3.2 井壁应力应变分析
    7.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士期间研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]超深冻结立井井壁结构设计[J]. 王建涛,张建平.  煤炭工程. 2015(07)
[2]探讨1500m以上超深立井井筒施工技术[J]. 桑华,江军.  能源技术与管理. 2014(05)
[3]超大超深立井施工设备选型及布置[J]. 张传余,唐燕林,鲍胜芳.  采矿技术. 2013(06)
[4]竖井排水管支承计算探讨[J]. 王建中.  中国矿山工程. 2013(01)
[5]立井井筒排水管路管壁厚度计算公式探讨[J]. 刘荣弟.  煤炭工程. 2011(08)
[6]厚表土立井井壁破坏数值模拟研究[J]. 陈祥福,申明亮,张勇,江晖.  地下空间与工程学报. 2010(05)
[7]钢纤维混凝土弧板井壁结构的力学特性[J]. 蔡海兵,姚直书,荣传新.  煤炭学报. 2010(01)
[8]千米立井施工机械化设备选型及布置[J]. 朱华明,杨柳,谢军娜.  中州煤炭. 2009(11)
[9]基于系统工程的立井井筒排水管路优化设计[J]. 张晓四,姚贵英.  煤. 2009(09)
[10]煤矿立井排水管路布置研究[J]. 李倩,李力伟.  科技资讯. 2009(17)

硕士论文
[1]先简支后连续梁桥的理论设计与施工研究[D]. 张嘉生.吉林大学 2010
[2]立井次生地压与地下水位对应关系及井壁破裂机理研究[D]. 张宏学.安徽理工大学 2009
[3]先简支后连续梁的结构特性及施工研究[D]. 曾剑.重庆交通大学 2007
[4]复杂荷载下冻结凿井井壁损伤应力分析[D]. 刘滨.山东科技大学 2006
[5]薄壁杆件约束扭转分析[D]. 尹永青.太原理工大学 2005
[6]600m深表土中内层钢板—钢筋混凝土复合钻井井壁力学性能的研究[D]. 汪船.煤炭科学研究总院 2003



本文编号：3395019