考慮支架圍巖相互作用的管廊電力通信支架計算和設計模型

結合國內外地下結構設計實踐，管廊金屬支架的計算與設計大致有以下幾種計算理論。

管廊電力通信支架

1. 經驗類比法

經驗類比設計法是以往管廊支護設計中常用的一種設計計 算方法。依據(jù)不同的圍巖條件的礦山壓力情況，選擇適當?shù)闹Ъ苄问?，并根?jù)經驗選取支架的參數(shù)，在實踐應用中根據(jù)管廊的變形情況調整支護參數(shù)，使管廊的支架形式、支護斷面和支護參數(shù) 更趨于合理。

2. 局部變形理論

局部變形理論的基礎是局部變形地基梁理論。計算原理可根 據(jù)上述的荷載確定方法確定圍巖壓力，按彈性地基梁理論計算支 架內力，并進行支架參數(shù)的設計。局部變形理論是地下工程廣泛應用的一種計算和設計方法。

3. 共同變形理論

共同變形理論是將管廊電力通信支架、圍巖作為一整體，根據(jù)支架、圍巖 間應滿足應力的位移連續(xù)條件進行分析計算，以分別獲得支架和圍巖的內力和位移，以此驗算圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)并進行支架的參數(shù)設計，這一計算理論只在一些簡單的問題獲得解析解。對一般管廊情況，應采用數(shù)值分析方法，如有限元法邊界元、離散元等數(shù) 值計算方法。近年來，隨著計算機的發(fā)展，國內外已有很多的可用于地下工程力學計算的分析軟件，因此采用這種理論進行支架力學分析已不是難事。

四、算例
下面采用上述的分析方法討論圍巖力學性質對金屬管廊電力通信支架的彈性動態(tài)的影響。

作為算例，考慮的三鉸半圓拱剛性工字鋼支架，受垂直均勻荷載g的作用。工宇鋼截面為100mm*100mm*5mm*7mm,材料屈服極限 300MPa，廣義屈服條件為：00.15F=iml

圍巖的彈性抗力系數(shù)分別選取A=0.0, 30.0, 50.0，100.0, 250.0 和 1000.0MPa/m 進行計算。

圖5-19是拱頂結點10的垂直位移和荷載g的關系曲線， 圖中的數(shù)字為屈服的結點號，從圖中可以看出：

(1) 不論圍巖的彈性抗力系數(shù)尺值的大小如何，屈服結點出現(xiàn)的順序分別為：2和18, 1和19, 7和13, 3和17……。

(2) 這些屈服結點出現(xiàn)的位置均有圍巖彈性抗力的約束，因 此，雖然出現(xiàn)塑性鉸，但都不能使支架形成可變機構。

(3) 除0外，后支架的極限承載能力差別不大，但位移值有較大的差異。