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双层钢板高强混凝土复合井壁竖向承载力研究

余贵华  
【摘要】: 近年来,随着煤矿新建钻井井筒穿过的表土层越来越厚,双层钢板高强混凝土复合钻井井壁结构也将得到更加广泛的应用。但在疏水沉降特殊地层,井壁将要受到巨大的竖向附加力作用。而过去针对双层钢板高强混凝土复合井壁结构的力学机理研究都是针对水平荷载作用下进行的,目前还缺乏这种井壁结构的竖向受力特性。为了搞清这种井壁结构的竖向承载力特性,使设计的井壁既经济合理又安全可靠,本文通过理论分析、模型试验和数值计算对该种井壁结构的竖向承载力进行了系统的研究。 在理论分析方面,对这种井壁结构的截面应力进行了分析,基于混凝土多轴强度理论,推导出了双层钢板高强混凝土复合井壁竖向极限承载力的近似公式;在模型试验方面,根据相似理论,推导了井壁结构试验相似准则,进行了模型设计和加工,然后通过加载试验得到了井壁结构模型的变形特性、竖向承载力和井壁结构中混凝土抗压强度提高系数,提出了计算双层钢板高强混凝土复合井壁竖向承载力的计算公式;在数值模拟方面,利用ANSYS软件对双层钢板高强混凝土复合井壁进行了数值模拟分析,所得竖向承载力计算结果与试验值比较吻合,表明采用ANSYS数值分析方法进行双层钢板高强混凝土复合井壁的竖向承载力研究是可行的。本论文得到的研究成果,可供今后双层钢板高强混凝土复合井壁竖向承载力和可缩井壁接头设计计算时参考。


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