深部巷道u型约束混凝土拱架力学性能研究及破坏特征-工程力学.pdf

第33 卷第1 期 Vol.33 No.1 工 程 力 学 2016 年 1 月 Jan. 2016 ENGINEERING MECHANICS 178 文章编号：1000-4750(2016)01-0178-10 深部巷道 U 型约束混凝土拱架 力学性能研究及破坏特征 1 1 1,2 1,3 2 1 李术才 ，王 新 ，王 琦 ，李为腾 ，王富奇 ，杨为民 (1. 山东大学岩土与结构工程研究中心，山东，济南 250061 ；2. 兖矿集团有限公司博士后科研工作站，山东，邹城 273500 ； 3. 山东科技大学土木工程与建筑学院，山东，青岛 266590) 摘 要：为深入研究U 型约束混凝土拱架的力学性能及破坏特征，以直腿半圆形拱架为例，考虑荷载、侧压力系 数、节点刚度比、截面刚度、高-径比等影响因素，建立任意节数的 U 型约束混凝土拱架的力学模型，得到直腿 半圆形拱架理论计算方法。综合分析了U 型约束混凝土拱架的力学性能及破坏特征，开展地下工程约束混凝土拱 架 1 ∶1 室内力学试验，结合理论计算、数值试验和实体比例室内试验，证明了任意节数U 型约束混凝土拱架理 论计算的正确性。研究表明：内力受荷载、侧压力系数和高-径比的影响较大；理论计算中内力最大的两个部位为 直腿3/4 高度位置和拱顶位置；在均压情况下，直腿半圆形拱架的变形形态为“拱顶上升，拱腿内敛，整体变瘦 高”。研究成果可为深部巷道U 型约束混凝土拱架力学性能及破坏特征研究提供理论和试验依据，为现场工程设 计实践提供指导。 关键词：U 型约束混凝土；拱架；内力计算；数值试验；实体比例室内试验 中图分类号：TD 353/TD 322 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.07.0630 MECHANICAL PROPERTY RESEARCH AND FAILURE CHARACTERISTICS OF U-TYPE CONFINED CONCRETE ARCH IN DEEP ROADWAY 1 1 1,2 1,3 2 1 LI Shu-cai , WANG Xin , WANG Qi , LI Wei-teng , WANG Fu-qi , YANG Wei-min (1. Research Center of Geotechnical and Structural Engineering, Shandong University, Jinan, Shandong 250061, China; 2. Post-Doctoral Scientific Research Station, Yankuang Group Company Limited, Zoucheng, Shandong 273500, China; 3. College of Civil Engineering and Architecture, Shandong University of Science and Technology, Qingdao, Shandong 266590, China.) Abstract: For the further study of mechanics properties and failure characteristics of a U-type confined concrete arch, the