冻结井筒高强钢筋混凝土井壁竖向承载力研究

发布时间：2020-07-15 06:40

【摘要】：冻结法凿井是我国煤矿穿过深厚冲积层的有效工法之一。在我国的安徽、山东和河南等矿区,深厚冲积层的底部含水层直接覆盖在煤系地层之上,随着矿井采掘生产,底部含水层出现疏水固结,地层产生沉降,从而施加给井壁一个竖向附加力,造成了这一特殊地层条件下井壁大范围破坏。为了确保井筒的安全使用,本文对冻结井筒高强钢筋混凝土井壁的竖向承载力进行研究。首先,通过对冻结井筒高强钢筋混凝土井壁的竖向受力进行分析,基于混凝土强度理论,推导出该种井壁结构竖向极限承载力计算公式;然后,根据相似理论基本原理,推导出井壁模型相似准则,据此进行了模型设计和制作。进行了高强钢筋混凝土井壁结构竖向承载力试验,对加载过程中钢筋混凝土的应力变形进行了测试,得到了该种井壁结构的应力、变形和承载力特性,分析了竖向荷载与应力应变之间的关系,得到了竖向加载情况下井壁结构中混凝土抗压强度提高系数,建立了该种井壁结构竖向极限承载力的经验公式;最后,采用ANSYS有限元软件对高强钢筋混凝土井壁竖向承载力特性进行了模拟计算,进一步分析了冻结井筒高强钢筋混凝土井壁的竖向受力特性。研究结果可为冻结井筒高强钢筋混凝土井壁竖向承载力分析提供参考依据。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD265.3
【图文】：

曲线图,混凝土应力,曲线图

图１混凝土应力－应变曲线图逡逑Ｆｉｇ．ｌ邋ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｃｏｎｃｒｅｔｅ．逡逑例极限点；Ｂ：临界点；Ｃ：峰顶；Ｄ：下降段的反弯点逡逑：原始裂缝的拓展，图中为直线；逡逑：稳定裂缝的拓展，图中为非线性；逡逑：不稳定裂缝的拓展，此阶段大量的砂浆裂缝与截面裂缝相连通，没有增加，但是裂缝仍然会继续拓展。逡逑：此阶段曲线呈现急速下降状态，在曲线达到了应力的最大值以后有停止拓展，并且此时因为含有粗骨料的原因，摩擦阻力会存在于所以混凝土仍具备承载能力。逡逑：此阶段曲线呈现平缓下降状态，由于试件破坏而产生的许多细块荷载压迫的原因而被逐渐挤密。高强度混凝土抗压性能更加优越的材料性能更均匀，组成成分性能差异不大。逡逑图不同强度的混凝土的应力－应变曲线图线所示，通过比较，可以得［１１］［１２］

曲线,混凝土,曲线,高强度混凝土

安徽理工大学硕士学位论文的ＭＡＸｓ＝０．００３，不同于，普通混凝土的ＭＡＸｓ＝０．０大应力值所对应的应变值。逡逑峰值后，高强度混凝土的曲线突然下降，呈现出较混凝土的强度呈正比例关系。但是相对而言普通表现的较为平缓，是一种具有良好延性的体现。易被切断，而高强混凝土的含量又较高，所以当高后，界面间摩擦阻力较小。逡逑模量与混凝土强度呈现正相关的趋势，性能近似％，即在弹性工作范围内，正常混凝土的弹性工作°

拉拔模,钢筋,轴向

Ｆｉｇ．３邋Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ逦Ｆｉｇ．４邋Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ逡逑ｓｔｅｅｌ邋ｆｉｂｅｒ邋ａｘｉａｌ邋ｄｒａｗｉｎｇ逦ｏｂｌｉｑｕｅ邋ｄｒａｗｉｎｇ邋ｏｆ邋ｓｔｅｅｌ邋ｆｉｂｅｒ逡逑图中，々，拉拔荷载；及，界面应力的影响半径；／＞，钢筋的半径；／，径的埋置长度；匕，钢筋轴向拔出荷载；巧，钢筋发生形变剪力荷载。逡逑２．３钢筋混凝土的增强机理和破坏机理逡逑２．３．１钢筋的增强机理逡逑由于混凝土受到多种应力的影响，探讨其破坏规律是一个非常复杂的问在混凝土中加入钢筋后，钢筋混凝土基体综合了各种构件的优点，具有混凝的强度高、耐久性好、钢筋的韧性好等优点，其抗拉强度也得到了提高。经科学研宄和实验表明，在加入钢筋时，其抗拉、剪切、抗压强度都有所提高，逡逑同时钢筋混凝土与高强度混凝土相比，其脆性、延性和塑性增强，可靠性提高在二者组成的复合材料一同受到外界荷载时，由于在受到温度影响时二者之间逡逑的膨胀系数接近，不会导致二者的粘结被破坏，同时约束对方的形变，两者

【参考文献】