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U型钢棚卡缆力学特性分析及其对承载性能的影响

苏致立  
【摘要】:U型钢可缩性支架是由U型钢棚各段相互搭接而成的,而U型钢搭接段之间的相互作用是通过卡缆来完成的,因此卡缆是U型钢支架的关键部位,它既决定了支架的可缩性能,又对支架工作阻力的确定起到关键性作用,其性能直接影响着U型钢支架的支护承载性能。但在煤矿实际使用过程中,卡缆易被破坏而失效。本文现场使用卡缆的破坏特征为研究对象,首先以现场收集的卡缆失效破坏的特征为研究背景,分析不同类型卡缆破坏的力学特征;建立直墙半圆拱U型钢支架承载的力学简化模型,分析U型钢支架承受载荷时内力的分布,得出U型钢支架搭接段是U型钢支架内力集中处和卡缆是承载搭接段内力的关键部件。其次利用ABAQUS数值模拟软件,对螺杆卡缆、双槽夹板卡缆和双槽夹板面卡缆分别建模,分析了卡缆滑移前后卡缆构件应力分布特征,确定了卡缆失效破坏的原因和薄弱环节。最后通过直墙半圆拱U型钢支架分析了卡缆预紧力对支架内力的影响和预紧力对支架承载能力的影响,通过数值模拟的结果分析了同类型卡缆在施加不同预紧力情况下U型钢搭接段阻力,不同类型卡缆在相同预紧力作用下U型钢搭接段阻力,并结合不同卡缆在不同预紧力下各自的承载特征及其优缺点分析出双槽夹板面卡缆的优越性。通过郑煤集团裴沟煤矿42091工作面运输巷的现场应用,取得了良好的效果。


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