再探煤巷锚杆支护的现状与发展前景

本文阐述了我国煤巷锚杆支护技术的现状与存在的问题,并从提升对锚杆支护技术的理论认识、提高锚杆杆体的防腐功能、完善锚杆施工配套机具和锚杆监测技术等方面提出了一些具体的措施和途经。     

煤矿高精度锚杆拉力测试系统的研制

锚杆拉力测试系统由锚杆测力传惑器．便携式锚杆拉力测试仪和配套的计算机数据处理软件组成。具有锚杆工作状况监测、历史记录数据查询和送计算机分析等功能，使用安全，操作方便。     

晋普山煤矿锚杆支护技术

阐述了晋普山煤矿半煤岩巷道锚杆支护技术的设计方法及井下应用情况,介绍了锚杆支护矿压监测软件的组成和系统功能,并对今后煤矿锚杆支护技术的发展进行了展望。     

岩土锚杆工作状态数值分析

本文运用ANSYS软件的接触计算功能结合锚固一接触力学的基本原理详细分析了锚杆的实际工作状态。详细分析了锚杆对围岩变形的约束,表明锚杆支护能在很大程度上提高围岩的稳定能力。     

大变形巷道锚杆力学特性的数值模拟

通过现场观测和实验室试验,对大变形巷道锚杆的力学特性进行了测试,揭示了锚杆与围岩相互作用全过程呈现:初撑、增阻、恒阻、降阻直至失效。论述了锚杆阻力下降和失效是大变形巷道锚杆支护所具有的基本规律。为此,对FLAC3.3中锚杆单元模型进行了修正,使其具备模拟锚杆损伤软化的功能,并将其成功地应用于实际工程中。     

功能梯度材料断裂力学研究进展

 功能梯度材料断裂力学的研究对优化功能梯度材料的设计具有重要意义,功能梯度材料的广泛应用促进了其断裂力学的深入发展。本文对功能梯度材料断裂力学问题的研究现状进行了评述,包括动静态断裂力学问题、热弹性断裂力学问题以及功能梯度材料断裂力学试验研究。最后探讨了功能梯度材料断裂力学所面临的新课题及发展方向。     

基于柔度误差检测的锚杆台车机械臂定位

目前国内锚杆台车多数由人工操作,定位精度低且速度慢。以其定位精度的提高和自动化施工的实现为目的,从误差检测及补偿的角度出发,以DH模型为基础,提出了基于机器视觉和激光测距的臂架柔度检测方法来获取柔度误差,采用全站仪对锚杆台车关节位姿进行测量获取臂架的参数误差,建立了锚杆台车定位误差补偿模型;同时采用牛顿拉夫逊法和梯度投影法,建立了迭代法求两次逆解确定关节变量的臂架定位算法。研究结果表明:柔度误差检测方法的测量误差保持在0.010 m左右;基于该模型实际工作时,末端误差基本小于0.050 m,满足施工要求。本研究提出的机械臂定位方法已成功应用于锚杆台车的定位系统,并且在实际工程中应用效果良好。     

基于混合Trefftz有限梯度元法的功能梯度材料热传导数值模拟

针对功能梯度材料物性参数随坐标变化的特点,基于Trefftz完备解提出了求解功能梯度材料热传导问题的有限梯度元方法。首先,利用变量代换推导出指数型、二次型和三角型功能梯度材料稳态热传导问题的Trefftz完备解;然后,利用Trefftz完备解对单元内部的温度场进行插值,构造出可自然模拟材料梯度属性的梯度单元,在该基础上建立混合Trefftz有限梯度元法求解功能梯度材料的稳态热传导方程;最后,采用混合Trefftz有限梯度元法对典型功能梯度材料板的温度分布进行数值模拟,以验证该方法的正确性和有效性。     

大变形巷道锚杆力学特性的数值模拟

通过现场观测和实验室试验，对大变形巷道锚杆的力学特性进行了测试，揭示了锚杆与围岩相互作用全过程呈现：初撑、增阻、恒阻、降阻直至失效。论述了锚杆阻力下降和失效是大变形巷道锚杆支护所具有的基本规律。为此，对FLAC33中锚杆单元模型进行了修正，使其具备模拟锚杆损伤软化的功能，并将其成功地应用于实际工程中。     

矿用锚杆换装设备设计及其工作空间分析

为解决煤矿巷道的掘支失调问题，运用TRIZ理论改进现有的锚杆换装平台，以提升锚固效率。运用TRIZ理论构建锚杆换装平台的功能组件模型，并通过系统剪裁方法消除其有害功能，设计出双夹持手式锚杆换装设备。运用TRIZ理论对锚杆换装平台进行因果链分析，以得到造成该平台空间利用率低的主要原因，再根据技术矛盾与物场模型方法，对该平台子系统数量过多与钻臂自由度过度问题进行求解，设计出升降式锚杆换装机构与三自由钻机机械臂，并将二者组合为升降式锚杆换装设备。基于蒙特卡洛法算法并应用MATLAB机器人工具箱，分析上述三种设备的工作空间，结果表明三种设备均可满足断面宽×高为4m×6m的巷道支护作业，其中升降式锚杆换装设备的空间利用率最高且适应性最强。     

抗剪加固用U形纤维布条带预应力系统设计及试验

针对传统纯粘贴纤维增强复合材料(FRP)抗剪加固钢筋混凝土梁技术中,FRP强度利用率低、端部极易发生剥离和被动受力等问题,自主研发了抗剪加固用U形纤维布条带预应力系统.它由锚固装置、张拉装置和转角圆钢3部分组成.详细给出了各部件尺寸的设计方法和预应力施工工艺.设计制作了适用于2层50mm宽FRP的预应力系统,分别进行了1组直线条带的承载力试验和8组抗剪U形条带的预应力损失试验研究.结果表明:预应力系统能够有效锚固FRP并实现拉断破坏,使其强度利用率最大可达到96.1%;各部件尺寸设计方法是安全可靠的;施工工艺能够在确保FRP两侧应力的均匀性和对称性的基础上施加不同大小的预应力值;预应力系统适用于施加244.84 MPa以上预应力值的抗剪FRP,其长期预应力损失比约为15%.     

FRP片材加固混凝土梁温度应力的计算与分析

文章分析了FRP片材加固混凝土结构的温度应力,研究表明当温度降低时,在碳纤维内部会产生较大的正应力,而处在粘贴位置的混凝土会产生较大的拉应力。应力的大小主要与FRP片材的弹性模量、热膨胀系数、碳纤维厚度和温差值的大小等参数有关。     

基于FRP材料的片材锚固系统研究

在现有的纤维增强复合(FRP)材料片材的锚固技术基础上,开发出一套基于FRP材料的波形锚和相应的锚具系统.针对特定的FRP片材,设计并制作了典型的锚具样品,利用该系统在实验室进行张拉试验.试验结果表明:FRP片材破坏时,单层材料比双层的强度利用率高,FRP波形锚能正常工作,片材中的受力不均匀问题是影响和制约锚固体系的主要因素.针对实验中出现的受力不均匀问题,改进了张拉装置,且在FRP片材张拉前每隔一段距离进行涂胶固化,改进后的系统成功应用于加固工程中.     

FRP板加固钢筋混凝土梁的计算探讨

采用纤维增强塑料 (FRP)板对钢筋混凝土构件进行加固是近年来混凝土结构病害防治研究领域的一个新兴方向。该文基于钢筋混凝土结构设计理论中的截面平衡方程和应力应变关系 ,为FRP板加固的钢筋混凝土梁的计算提供了行之有效的理论和方法。以双筋矩形截面梁的计算分析为重点 ,给出了适用于单筋、双筋矩形截面梁和T形截面梁的计算公式 ,较好地反映了梁抗弯加固时正截面受力情况 ,对类似结构的加固设计也提供了有益的参考     

纤维增强塑料在桥梁加固工程中的应用

交通设施是保证国民经济和社会健康发展的重要基础设施，钢筋混凝土桥梁作为交通设施的重要组成部分，起到至关重要的作用。由于种种原因。部分钢筋混凝土桥梁出现承载力不足，纤维增强塑料（简称FRP）加固钢筋混凝土桥梁结构是一个新兴课题，介绍了FRP加固用材料及技术特点，根据不同的FRP加固工艺，给出了几个典型工程实例，工程应用表明，FRP加固是具有良好发展前景的加固方法。     

纤维布加固无粘结预应力梁抗弯试验研究

通过试验对纤维布加固无粘结预应力梁的破坏形态、受力性能、截面应变分布以及挠度变化等进行了研究,主要讨论了加固梁在不同纤维布加固层数、不同加固前预损伤作用和不同加固纤维材料下的性能．试验结果表明：通过粘贴芳纶纤维布、碳纤维布材料都可以有效地提高无粘结预应力梁的受弯极限承载力;当采用多层纤维布加固时,加固梁的受弯极限承载力提高幅度与粘贴纤维布层数的增加呈单调递减的规律;加固前,施加20％、40％对比梁极限承载力预损伤对加固性能影响不大;同层数纤维布加固,芳纶纤维布与碳纤维布加固梁的受力效果相似,受弯极限承载力相近,裂缝开展和刚度变化存在差异．在试验研究的基础上,通过有限元软件ABAQUS进行了模拟计算研究,模拟结果表明,ABAQUS可以真实反映纤维布加固无粘结预应力梁的整个受力过程,模拟值与试验值吻合较好．最后根据试验以及数学模拟中反映出的规律,建立了纤维布加固无粘结预应力梁极限抗弯承载力的实用理论公式,理论计算结果与试验结果符合较好．     

FRP片材在土木工程中应用的几个关键力学问题

纤维增强复合材料（FRP）由于其优异的力学性能和施工的便捷性而备受国内外土木界的关注，本文结合本课题组的前期工作和国内外的研究现状，对FRP片材（纤维布和纤维薄板）在土木工程中应用的几个关键力学问题－FRP片材增强构件的抗弯强度，抗剪强度，疲劳强度，以及FRP片材与混凝土的界面强度等进行综合和讨论，并试图指出今后有关FRP片材增强钢筋混凝土构件力学性能的研究方向。     

真空辅助成型工艺下纤维增强复合材料与混凝土界面的粘结滑移试验研究

纤维增强复合材料(FRP)与混凝土界面的粘结滑移关系是FRP用于加固钢筋混凝土受力分析的基础。采用真空辅助成型技术(VARI)制作的FRP板条,并外贴于混凝土试块表面,设计了8个单搭接头剪切试验,比较FRP-混凝土界面的粘结性能。考察了混凝土强度、粘结长度、板厚和粘结胶层厚度对VARI工艺下FRP与混凝土界面之间粘结性能的影响。分析基于VARI工艺制作的FRP应变和各个控制因素下局部剪应力的发展规律。计算得到了FRP-混凝土界面的局部粘结剪应力-滑移关系曲线。     

Quasi-Static Mechanical Properties of a Novel Hybrid Composites Wrapped Rebar

A novel hybrid composites wrapped rebar is developed to overcome the brittleness of fiber reinforced polymer( FRP) rebars.Theoretical and experimental studies are carried out on two types of rebars wrapped by FRP and hybrid composites,respectively. The stress-strain curves under quasi-static loads are given. The results show that FRP or hybrid composites outside rebars improve the ultimate tensile stress and the rebar in the core improves the ductility. It is also observed that hybrid composites wrapped layer can provide higher compatibility and lower interlaminar shear stress than FRP wrapped layer.     

钢筋与 FRP 筋混杂配筋混凝土梁的抗弯性能

为了在试验基础上研究钢筋与纤维增强复合材料(fibre reinforced plastic, FRP)筋混杂配筋梁的抗弯性能, 运用有限元软件 ABAQUS 对已有混杂 FRP 筋试验梁进行建模和非线性分析, 研究了 FRP 筋种类、混凝土强度、等效配筋率等因素的影响. 基于有限元结果拟合出了适筋破坏时混杂 FRP 筋梁的 FRP 筋应力表达式和承载力计算公式, 并运用已有试验数据验证其正确性. 结果表明: 等效配筋率对混杂 FRP 筋梁的承载能力和变形性能影响最为显著, 其次为 FRP 筋种类; 混凝土强度对承载力有一定的影响, 但对刚度影响较为有限;