矿用钢管混凝土套筒灌浆连接性能试验研究

发布时间：2020-05-15 10:38

【摘要】：井塔是矿山地面工程中最重要的工业建筑结构之一,是联系矿井上下通道的关键环节,针对实际工程问题,课题组提出一种装配式钢管混凝土井塔结构体系,该体系由装配式钢管混凝土剪力墙、钢管混凝土柱、钢梁和叠合楼板组成,具有抗震性能好、占用井口时间短、缩短矿山建设周期等优点。装配式钢管混凝土结构存在大量水平接缝和竖向接缝,接缝连接性能的好坏是该类结构能否大量推广应用的关键,针对钢管混凝土暗柱连接问题,提出采用套筒灌浆连接方式,并对钢管套筒灌浆连接性能进行试验研究。开展了54个钢管套筒灌浆连接轴向受拉和轴向受压承载力试验,得到了粘结-滑移曲线,探讨了灌浆料强度和连接段长度对连接承载力的影响,分析了粘结应力在接触面的分布规律。结果表明:钢管套筒灌浆连接在轴向拉压荷载下,粘结应力分布不均匀,每个抗剪键受力不均匀,抗剪键处灌浆料逐次达到极限抗压强度,由于套筒的约束作用,灌浆料的塑性增强,内力发生重分布,当达到极限荷载时,全部抗剪键处的灌浆料均达到极限强度。进行了48个钢管套筒灌浆连接破坏机理试验,分析了钢管套筒灌浆连接破坏过程和破坏形态,对灌浆料厚度、抗剪键个数、环向约束应力的影响效应进行了研究。结果表明:灌浆料斜裂缝首先出现在钢管底部抗剪键位置处,与水平方向夹角约为30°,在一定范围内,随着厚距比的增大,斜裂缝由细而密向着粗而少发展。创建了钢管套筒灌浆连接极限承载力计算模型,模型以灌浆料沿套筒内侧环向拉应变达到其极限拉应变作为极限状态,通过套筒环向应变、钢管环向应变与灌浆料环向应变间的变形协调关系、灌浆料整体静力平衡和灌浆料三向本构关系推导出极限承载力计算公式。设计了5个装配式钢管混凝土剪力墙,1个现浇钢管混凝土剪力墙,1个现浇钢筋混凝土剪力墙试件,通过往复荷载试验,分析了剪力墙的破坏形态、滞回性能、变形能力及耗能能力,探讨了轴压比和加载速率对装配式钢管混凝土剪力墙抗震性能的影响。结果表明:预制钢管混凝土剪力墙抗震性能不低于现浇钢管混凝土剪力墙,高于现浇钢筋混凝土剪力墙。
【图文】：

框架结构,塔结构,井塔

- 3 -(a)皇岗梁煤矿井塔 (b)营盘豪煤矿主井井塔 (c)铜陵冬瓜山铜矿主井井塔图1-1 典型井塔结构Fig.1-1 Typical tower structure现浇钢筋混凝土结构井塔可分为框架结构、筒体结构和框架剪力墙结构。(1) 钢筋混凝土框架结构，延性好、设备安装方便，可应用于不需要设置围护结构的井塔，但这类井塔整体刚度低、设备运转时产生较大震动。(2) 筒体结构内部为钢筋混凝土框架柱，外部为钢筋混凝土筒体，该类结构井塔设备布置灵活多变、承载能力较强、结构安全度高，同时采用滑模施工方法可有效缩短施工工期。但矩形结构井塔风荷载系数较大，基础受力不均，设计难度较大，而圆筒形结构井塔对设备布置限制较多，难以充分利用建筑面积。(3) 框架剪力墙结构内部为钢筋混凝土框架柱，外部为钢筋混凝土剪力墙，剪力墙设有扶壁柱

立面图,井塔,装配式,立面图

五层层高为 7.75m，六层层高为 8m，七层提升机大厅层高 18.85m，，其立面图如图 1-2所示。图1-2 装配式钢管混凝土井塔立面图Fig.1-2 Concrete-filled steel tube shaft elevation井塔采用六绳摩擦提升机，提升机位于标高 77.75m 的提升机大厅，导向轮位于标高 69.75m 的导轮层，提升机及导向轮直径均为 5m，主井内设一对 50t 立井多绳提煤箕斗，单个箕斗高 23.2m，可装载 50t 原煤。提升系统最大速度 14m/s，加速度0.85m/s2
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD223

【参考文献】