【摘 要】
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薄壁钢管混凝土是在薄壁钢管中填充高性能混凝土形成的一种组合结构,具有承载力高、韧性好、施工方便、耐火性能优良等优点,且适应重载和恶劣条件,可有效减少用钢量,目前多用
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薄壁钢管混凝土是在薄壁钢管中填充高性能混凝土形成的一种组合结构,具有承载力高、韧性好、施工方便、耐火性能优良等优点,且适应重载和恶劣条件,可有效减少用钢量,目前多用于高层建筑、拱桥等大跨度、高耸或承受动力荷载的结构中,但在隧(巷)道等地下结构中应用很少。现有的锚杆等隧(巷)道支护方式存在湿作业多、耗时长、污染重等缺点,而以U型钢拱架为主的型钢支护也存在与围岩结合不密切、不能有效发挥承载力、易发生侧向失稳且与围岩共同作用小等问题。考虑到围岩的力学特性和钢管混凝土的力学性能,认为将薄壁钢管混凝土支架作为隧(巷)道支护有助于提高围岩的自持能力和稳定性,同时减少用钢量和现场焊接量,加快施工速度。本文所做的主要工作和研究结论如下：1、在已有理论的基础上推导出了圆形隧道中薄壁钢管混凝土支护承载力的验算公式。2、在济南某电缆隧道中设计了5榀薄壁钢管混凝土支架的进行现场支护试验,试验考虑了有无混凝土填充、钢管壁厚和节点形式几个影响因素,并与原有的格栅钢架支护进行对比。试验监测结果表明,采用薄壁钢管混凝土进行支护能够保证围岩在较短时间内达到稳定；监测期间支架一直处于弹性工作阶段；灌浆套管受荷前期表现出一定的柔性,用该节点连接的支架具有比普通套管连接更好的变形能力；试验还得到了支架的最大应变分布曲线；减小钢管壁厚能够有效降低支护成本。3、光纤光栅传感系统具有抗干扰能力强、精度高等优点,适用于条件恶劣的地下结构监测。4、采用ABAQUS进行隧道中薄壁钢管混凝土支架力学行为的数值模拟,计算结果与试验结果能较好地吻合,误差小于15%,可用于类似工程的结构分析。
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