070煤矿开采2015年第3期-钢管混凝土支架在深井巷道中的支护实验研究

钢管混凝土支护在失修巷道中的应用 摘要：根据开滦钱家营矿业分公司井下失修巷道的实际情况，探讨了钢管混凝土支护的施工工艺，同时在实践中采用了钢管混凝土支护对失修巷道进行了维修治理，取得了较好地技术经济效益，为失修巷道的修复提供了一条行之有效的施工方法。 关键词：失修；钢管混凝土；支护 开滦钱家营矿业分公司岩石巷道一般布置在12-1煤层的底板岩层内内，距12-1煤层10-15m，可采煤层有5个，煤层间距较小，属于近距离可采煤层。从而，煤层间的开采应力相互影响，使采区内的巷道受重复应力的影响，造成巷道重复修复率提高，这不仅给行人带来不安全隐患，而且给煤矿企业提高了经营成本。这公司原来治理失修巷道一般采用架设U25或U29型钢加工的三心拱支架，由于U型钢拱形支架是可塑性的，所以受矿压影响，拱形支架易变形，而且易发生折断，反复修复率较高。2008年这公司修复八采轨道山利用钢管混凝土支护，取得了较好地经济效益。 一、八采轨道山的地质反水文情况

(一)地质情况：八采轨道下山巷道开口位于600西轨道 大巷，测点W71前90m，其方位为313°，倾角17°，巷 中与六采下部运煤石门间距20m。巷道位于12-l煤层以下 2-16m，岩性为中砂岩、细沙岩、粉砂岩、煤线，如表1。 (二)地质构造情况：根据实际揭露的构造情况，在F3测点前8m左右遇到fl’断层，该断层倾角40°，落差2.0m。变坡点前32m遇到f2’断层，该断层倾角55°，落差2.0m。 (三)水文情况：八采轨道山位于煤12-1底板含水层中。正常涌水量0.2m3／min，最大涌水量0.4 m3／min。 二、动压巷道支护原则 (一)优选巷道层位：煤系地层的岩性差异较大，动压巷 道应尽量布置在坚硬岩层中，以期求得稳定性好、返修率低。 (二)优化巷道断面：应该根据区域地应力的分布特征， 优化巷道断面形状，能使巷道围岩具有良好的应力状态。 (三)适度让压：动压巷道变形较大，要做到不许巷道变 形是难以实现的，在保证巷道稳定的前提下，适度让压即给定巷道一定的允许变形值是最为经济合理的支护策略。在巷道允许变形的范围内充分让压，使围岩尽可能地释放变形能，能有效地发挥围岩的自承能力。这就要求支护体必须具备一定的柔性。 (四)强化支护：在适度让压的基础上，为了满足巷道使

钢管混凝土柱与劲性混凝土柱的优缺点对比 钢管混凝土柱优点 A：钢管混凝土的抗压、抗扭和抗剪性能特别好，承载力高B: 抗震性能优越，延性很好。地震区，可不限制柱轴压比而只控制柱子的长细比 C: 采用高强混凝土时，可有效地防止混凝土的脆性破坏，充分发挥高强混凝土的强度承载力 D: 所用钢板厚度不会超过40~50mm，取材易，价格低，制作和安装方便，且易保证焊接质量 E: 施工方便，地下层可采用逆作法施工，可缩短工期，并节省地下层施工临时支护费用

钢管混凝土柱一般是采用厚型防火隔热涂料，在广州泰堡防火材料有限公司有生产。厚度与耐火时间是10-12mm-----90min , 16-18mm------120min ,20-22mm----150min ,24-26mm-----180min.包工包料的施工价格大概为40----70元/平方，取决于耐火时间。薄涂型的钢结构防火涂料好象还没有能达到3小时的，2.5小时的也不多见，如有需要可联系谢生。 今有一个钢管混凝土柱的高层建筑，需要进行柱的防火保护，耐火极限需要3.0小时，如果采用防火涂料保护，有以下疑问急需解答： 1.该采用什么样的防火涂料产品？比较可靠的有那几家公司？ 2.如果采用厚涂型防火涂料，一般应多厚？如果包括具体施工在内的话，价格如何计算？ 3.采用薄涂型防火涂料可行吗？造价如何？ 最关键的就是大致的费用，希望能找到可靠而且经济的方法。希望有实际经验的朋友给予回复。非常感谢！ 博士生ABC Score: 42 Posts: 40 Posted on 2004-06-04 22:20 关于钢管混凝土的防火，一定要采用新的方法，可大量节约防火造价 （我们的经验是大致在60-70%左右，和柱截面和荷载大小有关系）。 最近韩林海教授出版了《钢管混凝土结构-理论与实践》一书，里面 提到了他们进行的几个高层实例，很有参考价值。武汉国际证券贸易 大厦（目前武汉最高的楼）钢管混凝土防火也要开始做了，听说也是 他们做的计算。 也许你可以和他们课题组联系，看能否有帮助。 gzhtb Score: 46 Posts: 54 Posted on 2004-06-05 14:56 钢管混凝土柱一般是采用厚型防火隔热涂料，在广州泰堡防火材料有 限公司有生产。厚度与耐火时间是10-12mm-----90min , 16-18mm------120min ,20-22mm----150min ,24-26mm-----180min. 包工包料的施工价格大概为40----70元/平方，取决于耐火时间。薄 涂型的钢结构防火涂料好象还没有能达到3小时的，2.5小时的也不

钢管混凝土柱的施工方案 一、工程概况 钢管混凝土柱设计直径为720mm。钢管壁厚一2～10层为14mm，11～30层为12mm，采用Q235A钢板按设计尺寸卷制。按现场施工条件，确定2个楼层作为一个组合件依次对接，钢管制作长度～8.4m。 二、钢管混凝土柱施工 1.钢管柱的制作 钢管柱要求各部件的制作、焊接的尺寸、位置、标高准确。为减少现场工作量，保证质量，钢管及各部件制作、组焊集中在工厂完成，经检验合格运至现场安装。 2.钢管柱与基础底板的连接 柱基础设计为在混凝土底板面下落300mm预埋外径1170mm、内径620mm钢板圆环(图 5-53)。为保证位置、标高的准确及平整度小于2mm要求，在底板钢筋绑扎完后，按预埋板规格做成一个稳定的支架，按垫层上放线位置直接落于垫层。在预埋钢板上钻洞，让锚固筋穿过孔洞，调整标高及板面平整度后，进行塞焊焊接。底板混凝土浇筑时，两侧对称浇筑，防止位移。 3.钢管柱的现场安装 (1)吊装设备与方法吊装利用现场施工用的TL-150型塔式起重机，塔式起重机臂长50m，钢管柱吊装在40m范围内，单根柱最大重量，塔式起重机起重量能满足要求，起吊方法采用两点捆绑垂直起吊。 (2)首节钢管柱的安装安装前先清理预埋钢板面，按柱安装方向(应与柱身划线方向吻合)划出十字线，在线上标出柱半径，焊定位板。安装时，调整柱身划线与预埋钢板划线重合，柱外皮与柱半径标点重合后，塞紧定位板。利用顶拉杆调整垂直度，顶拉杆一端焊于预埋钢板上，一端焊于柱身钢管上。垂直度调整好后，将柱脚与肋板焊牢。 (3)钢管柱现场对接钢管柱从地下室至顶层无变径，只存在同径连接。将吊起的上节柱按母线位置缓慢地插入下节柱内衬管上，上下线稍有偏移时，可采用特制厚钢板抱箍钳调整。上节柱插入内衬管过程中，由于内衬管与钢管内壁局部存在摩擦，导致就位困难，可在上下柱接口处设顶拉杆，相互垂直方向各设1根，待顶拉到位后，再利用顶拉杆调整垂直度。符合要求后，焊接防变形卡板(图5-54)。卡板对称设4块，然后进行钢管对接焊施工，防变形卡板和顶拉杆在对接焊完成后拆除，并将其焊点打磨平整。 (4)垂直度控制用2台经纬仪在相互垂 直的两个方向观测，为方便观测，先行安装角部钢管柱。观测时，经纬仪对中于柱轴线，十字竖丝对准柱脚处柱外边线点，观测者由柱脚从下向上观测柱身母线，同时指挥安装人员调整顶拉杆，直至柱顶母线与经纬竖丝重合。另外，对接环缝焊接好后，卸去卡板，对柱身垂直进行复核，并做好垂直度偏差值记录，以便下次安装调整，防止出现累积误差。 (5)对接焊施工现场对接焊采用人工焊，接口焊缝为熔透二级焊缝，分次焊满。焊接工程中，易产生较大的焊接残余变形，导致垂直度偏差。因此，采取措施如下： 1)每根柱从下至上固定焊工，以明确责任。 2)对称施焊，即分段反向对称顺序施焊。 3)严格控制同类型焊机及焊接电流等参数。 4)对接前根据上节柱安装偏差值，计算后在管口实行机械打磨，保持焊缝间隙基本一致。 5)增设防变形卡板。

钢管混凝土结构 1、 前言 钢管混凝土即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构，它是将钢管结构和钢筋混凝土结构的优点结合在一起而发展起来的新型结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。钢管混凝土作为一种结构构件形式最早在十九世纪八十年代被设计应用做桥墩，然后随着科学技术的提高使它的应用范围得到了很大的扩展。从八十年代末开始，钢管混凝土在我国的土建工程中的应用发展很快。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广泛。 2、 钢管混凝土结构的特点 ， 混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。 钢管混凝土柱在荷载作用下的应力状态和应力路径是十分复杂的，仅以常用的一种加载方式为例，对其受力、变形特点进行简单剖析。据有关大量实验表明，如图l 的一根钢管混凝土短试件在轴向力N 作用下钢管和核心混凝土随着纵向压力的增加两者均产生较大的纵向应力和纵向应变，同时将产生横向变形。横向应变与纵向应变的关系为S S IS 3εμε=，C C C 31εμε=（式中的13,εε分别为纵向、环向应变，μ为材料的泊松比，下标s ，c 分别代表钢管和核心混凝土)。在轴向力N 作用下钢管和核心砼的变形是协调的，即C S 33εε=。钢材的泊松S μ在弹性阶段为一常数(O.283)，进入塑性阶段(应力达屈服点y f 时)增大至0.5而保持不变。而混凝土的横向变形系数C μ则为变数，可以从低应力时的0．17增加到0．5至1．0甚至大于1.0。由上式可见，钢管混凝土在轴心压力N 作用下，开始时C S μμ>，

深井软岩巷道钢管混凝土支护技术研究 【摘要】深井巷道矿山压力控制是深部开采面临的亟待解决关键技术课题之一，而目前从理论和实践来讲，软岩巷道的支护大多采用复合支护形式，往往是支护成本极高，或者达不到预期的支护目的。而钢管混凝土支护形式是一种即经济又先进的支护形式，如何在软岩巷道中应用好这种支护形式，无疑具有很大的研究价值。 【关键词】深部开采；软岩巷道；钢管混凝土；支护技术 1 钢管混凝土支护技术思路的提出 刘庄煤矿井田主要可采煤层中，除1煤层顶板多为砂岩以外，其余均以泥岩、砂质泥岩为主，少量砂岩；底板多为泥岩和砂质泥岩。一般情况下，泥岩的抗压强度较低，砂质泥岩稍高，砂岩较高。而不同岩性的岩层作为直接顶板的稳定性分类表明：泥岩属不稳定类，砂质泥岩属不稳定-中等稳定类，砂岩属中等稳定-稳定类。由此可见，本井田除1煤层外，主要可采煤层顶板岩石的工程地质条件均比较差。 鉴于刘庄煤矿即将开始二水平的开拓，煤层埋深将超过1000m，地质条件将更加复杂，现有支护形式已不能满足深井软岩巷道支护强度需求，故提出借鉴桥梁的支护技术提出钢管混凝土支架来解决目前我矿的支护难题。钢管混凝土支架根据巷道需要可以设计成圆形、浅底拱圆形、三心拱圆形、梯形等形状。图1为浅底拱圆形钢管混凝土支架示意图。本文根据钢管混凝土的结构原理，设计适用于深井软岩巷道支护的高强度钢混支架，通过理论计算并试验测试了其力学性能，具有广泛的应用前景。 2 深部软岩巷道钢管混凝土支护研究 2.1 软岩巷道支护原理 软岩巷道支护的重点应放在充分利用和发挥自承能力上，支护原理是：根据岩层不同属性，不同地压来源，从分析地压活动基本规律入手，运用信息化设计方法，使支护体系和施工工艺过程不断适用围岩变形的活动状态，以达到控制围岩变形，维护巷道稳定的目的。具体的说，有以下几个方面： 1）必须改变传统的单纯提高支护刚度的思想； 2）必须采取卸压、加固与支护相结合的方法； 3）进行围岩变形量测，准确地掌握围岩变形的活动状态，以确定二次结构的参数，确定补强时间、再次支护时间和封底时间；

高层建筑中的钢管混凝土柱及其节点 摘 要：我国一些高层建筑采用了钢管混凝土柱，取得了较好的技术和经济效果。本文主要综合介绍用于高层建 筑的钢管混凝土柱及其节点的形式，供设计时参考。关键词：高层建筑；钢管混凝土柱；钢管混凝土柱节点 在高层建筑中使用钢管混凝土柱具有其特殊优 "概述 钢管混凝土是在钢管中填充混凝土，利用钢管 点：用钢管混凝土柱代替普通钢筋混凝土柱，可以使柱截面大大缩小，而且可以提高抗震性能，方便施工等；利用钢管混凝土柱代替钢结构中的钢柱，可以减少用钢量，加强结构刚度；在高层建筑多层地下室的逆作法施工中，它更充当重要的角色。广州市的好世界广场大厦（##层，图!$），新中国大厦（%&层， 图!’），合银大厦（("层，图!)），深圳的赛格广场（*"层，图等大型高层建筑，都以不同的形式采用了钢管混!+） 凝土柱，部分还将之构成内框筒或用于逆作法建造多层地下室，在技术上和经济上均取得很好的效果。 对填心混凝土的套箍作用，使核芯混凝土受纵向压力时处于三向受力状态，从而提高其轴向抗压能力。钢管混凝土结构除强度高外，还有重量轻、延性好、［!］ 耐疲劳和冲击、省料和施工方便等优点。 由于钢管混凝土结构具有上述优点，因此在民用和工业建筑、桥梁和地铁等工程中得到广泛的应用。近年来，随着我国高层建筑的发展，利用钢管混凝土作为其主要承重柱的也逐渐增多。 !

好世界广场大厦" 新中国大厦 图" $合银大厦#赛格广场 采用钢管混凝土柱的高层建筑 高层建筑中使用的钢管混凝土柱主要是圆形截面的，但有时也会采用其他截面型式而形成异型柱。我国对圆形截面钢管混凝土柱已有深入的系统研究［!，"，#］和实践经验，而对异型截面柱的研究则比较少， 的节点形式，为在高层建筑中推广应用钢管混凝土柱提供了更广阔的空间。 本文主要就高层建筑中所采用的钢管混凝土柱及其节点的形式和应用作一扼要的综合介绍。 应用也还不很多。 钢管混凝土柱与楼盖连结的节点，是实际应用中的一个重要部分。当它与钢结构楼盖连结时，构造比较简单，但与钢筋混凝土楼盖连结时则比较复杂，甚至影响了对它的使用，因此不少单位开展了这方面的研究，并已取得了可观的成果，提出了多种多样 我国在改革开放以来，高层建筑在数量上不断增加，高度也不断加高，而建造高层建筑大多数采用钢筋混凝土结构，结构自重很大， !钢管混凝土柱 !""!年#月第#期容柏生：高层建筑中的钢管混凝土柱及其节点 1@A!""!AB)# 加，柱的轴压力就越大，加上抗震设防的需要，为保证构件的延性，有关规范对钢筋混凝土柱均有控制轴压比（!"!#$"）的要求，同时混凝土的强度等级只做到#$"或再高一些，

钢管锚杆喷射混凝土边坡支护施工工法 *** 十二冶西北分公司 1.前言 作为一家施工单位，经常会遇到某些高层建筑或者某些大型工业厂房，这些建筑物地下基础往往埋置较深，在施工现场空间比较小或者不适合放坡的情况下，一般先采用边坡支护，再进行土方开挖。采用钢管锚杆喷射混凝土边坡支护施工工法，能加快施工进度，确保工程质量，提高施工效率。 2.特点 2.1操作工艺简单，减少了土方开挖量，减少了施工空间。材料为钢筋、钢管、水泥、砂石，便于取材。施工速度快，安全有保障。 2.2需要的施工人员少，工人劳动强度低，在人员熟练操作的前提下，能进行高效率的边坡支护作业。 3.适用范围 广泛适用于高层建筑、大型工业厂房，施工空间小、不方便放坡的土方开挖工程。 4.工艺原理 土体抗剪强度低，几乎没有抗拉强度，在土体中置入一定长度的钢管锚杆，提前在DN40锚件上打孔，孔径6～8mm，在锚件内灌注水泥浆时，通过水泥浆与杆体和水泥浆与岩土的粘结强度，稳定土体。同时在间距300mm地坡面上绑扎钢筋网片并喷射混凝土，形成一个整体，提高土体的整体刚度，当土体产生微小的位移时，接触界面的摩擦力使锚杆产生拉力，两者共同作用，保证边坡的安全。 5.施工工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程

施工流程为： 制作钢管锚杆→开挖基坑→冲击送锚→注浆→修坡编网→喷射混凝土→开挖下层土。 为了避免因基坑开挖引起土体应力场和应变场的过大变化，基坑开挖必须分层分段跳挖，边开挖边支护，不得超挖。 （制作好的带孔钢管锚杆） 6.5 @250×250 3 1 4 L=300 114 北、南、东侧支护立面图 （支护立面图）

1.失效概率f p 和可靠指标β的意义是什么？两者之间有何关系？ 失效概率：结构功能函数Z=R-S<0的概率称为结构构件的失效概率。 可靠指标;设计规范所规定的作为设计结构或结构构件时所应达到的可靠指标即设计可靠指标。可靠指标越大，失效概率越小，即结构越可靠。 2.在双筋梁正截面受弯承载力计算中，在计算 s A 时如果 x ＞ o b h ξ，如何处理失效概率？ 3.简述对于适筋梁提高混凝土等级与提高钢筋等级相比，对承载力的影响。 4、在计算已知受压钢筋A‘S 的非对称大偏心受压构件的受拉钢筋AS 时，是否还可令X=ξb h0？为什么？这时应怎样求AS ？ 5、在偏心受压构件承载力计算中，什么情况下受拉钢筋AS 可 按) ('0' s y S a h f Ne A -= 计算？ 大偏心受压构件中，x<2a ’s 时,取x=2a ’s,令 ) ('0's y S a h f Ne A -= ，对a ’s 合力作用点列力矩方程。 6、何谓构件的抗弯刚度？何谓“最小刚度原则”？ 构件发生单位曲率时所施力上的弯矩叫抗弯刚度。弯矩越大越不利，采用其最大弯矩绝对值截面处的最小刚度，作为该区段内的抗弯刚度来计算。 7、简述大、小偏心受拉构件破坏特征的不同。 大偏心受压情况：受拉破坏：受拉钢筋首先达到屈服，导致压区混凝土压坏，其承载 力主要取决于受拉钢筋。 小偏心受压情况：受压破坏：受拉钢筋一般未屈服，受压区混凝土到达其抗压强度，其承载力取决于受压区混凝土及受压钢筋混凝土。 偏心受拉构建受力特点： 小偏心受拉：轴向拉力低于As 及As 丿之间的受拉构件，混凝土完全不参与工作，两侧As 及As 丿均受拉屈服 大偏心受拉：取决于靠近偏心拉 力一侧的As 的数量，As 适量时，先屈服，然后裂缝开展，混凝土受压区缩小。最后，因受压区混凝土达到极限压应变及纵向As 丿达到屈服，达到承载力极限。 8.预应力混凝土轴心受拉构件的裂缝等级分为几级？各级的验算条件是什么？ 三级：一级：σck-σpc ≤0 严格要求不出现裂缝 二级：σck-σpc ≤Ftk 一般要求不出现裂缝 三级：ωmax ≤ωmin 允许出现裂缝 9.张拉控制应力过高或过低将出现什么问题？ 张拉控制应力：①过高，易使预应力钢筋混凝土超过实际屈服强度而是去回缩性能活发生断裂，构件的开裂荷载与破坏荷载接近，使构件破坏前无明显征兆，构件延性较差。 ②过低，预应力钢筋混凝土经过各种损失后对混凝土产生的预应力过小，预应力混凝土效果不明显。 10、预应力传递长度与锚固长度有何不同？ 预应力传递长度：指从预应力筋应力为0的端部到应力为σpe （有效预拉应力）的这一段长度为Ltr 11、张拉控制应力是否可以高过预应力筋的抗拉设计强度？ 不可以。若过高，易使预应力钢筋混凝土超过实际屈服强度而是去回缩性能活发生断裂，构件的开裂荷载与破坏荷载接近，使构件破坏前无明显征兆，构件延性较差。 12、什么叫少筋梁、适筋梁和超筋梁？在实际工程中为什么应该避免采用少筋梁和超筋梁？ 答：（1）少筋梁为破坏时，纵向受拉钢筋先屈服，受压区混凝土随后压碎的梁 . 适筋梁为破坏时混凝土受压区先压碎，纵向受拉钢筋不屈服的梁 . 超筋梁为破坏时受拉区混凝土一裂就坏的梁 . （2）少筋梁与超筋梁都属于脆性破坏，但不经济故应该避免 13、什么叫配筋率？它对梁的正截面承载力有何影响？ 答：（1）配筋率为纵向受拉钢筋总截面面积As 与正截面的有效面积bh ο的比值 （2）π在一定程度上标志了 正截面上纵向受拉筋与混凝土的面积比例，它是对梁受力性能有很大影响的一个重要指标。在πmin<=π<=πmax 范围内，π越大，正截面的承载力越大。 14、正截面承载力计算的基本假定有哪些? (1)截面应变保持平面。(2)不考虑混凝土的抗拉强度 (3)采用理想的混凝土应力应变曲线。 (4) 采用理想的钢筋应力应变曲线。 15、等效矩形应力图形的确定原则是什么? 原则是两个图形不但压应力合力的大小相等，而且作用位置完全相同。 16、图中4种截面，当材料强度、截面宽度b 和高度h 、所配纵向受力钢筋均相同时，其能承受的弯矩(忽略自重影响)是否相同 ? 不全相同，因为受拉区混凝土退出工作、其他情况相同时受拉区截面大小与承载力无关；受压区混凝土截面尺寸增大，可使fyAs 的内力臂增加，故可使承载力提高，所以图上4种截面所能承受的弯矩关系为：Ma ＝Mb

深基坑工程中钢管混凝土立柱施工技术摘要：随着社会的进步和高层建筑的不断兴起，大量大型、高 层建筑拔地而起。对于高层建筑来说，必须要有一个好的基础，同时又不能影响或破坏到邻近的建筑物、构筑物等设施，因此，深基坑施工技术就越来越来普遍。本文介绍某场地狭小、深度较大的基坑工程，采用钢管混凝土立柱代替传统的钢立柱，钢管混凝土立柱及其桩基础施工通过安装导向架、瞄准器并利用全站仪测量等方法解决施工精度的控制难题，立柱及其桩基础宜一次性进行水下混凝土浇筑。 关键词：深基坑施工；深基坑支护；钢管混凝土 abstract: with the development of the society and the high-rise building continuously rise, a large number of large, high-rise buildings. for high-rise building, it must have a good foundation, at the same time and cannot influence or damage to nearby buildings, structures and other facilities, therefore, deep foundation pit construction technology is more and more common. this paper introduces a narrow, depth of the large foundation pit engineering, the concrete-filled steel tube column in place of the traditional steel pillar, steel tube concrete pillar and pile foundation construction through the installation guide frame, sight and tachometer measurements of the accuracy of the method to solve the

钢管混凝土结构 1、前言 钢管混凝土即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构，它是将钢管结构和钢筋混凝土结构的优点结合在一起而发展起来的新型结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。钢管混凝土作为一种结构构件形式最早在十九世纪八十年代被设计应用做桥墩，然后随着科学技术的提高使它的应用范围得到了很大的扩展。从八十年代末开始，钢管混凝土在我国的土建工程中的应用发展很快。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广泛。 2、钢管混凝土结构的特点 ，混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。 钢管混凝土柱在荷载作用下的应力状态和应力路径是十分复杂的，仅以常用的一种加载方式为例，对其受力、变形特点进行简单剖析。据有关大量实验表明，如图l的一根钢管混凝土短试件在轴向力N作用下钢管和核心混凝土随着纵向压

力的增加两者均产生较大的纵向应力和纵向应变，同时将产生横向变形。横向应变与纵向应变的关系为S S IS 3εμε=，C C C 31εμε=（式中的13,εε分别为纵向、环向应变，μ为材料的泊松比，下标s ，c 分别代表钢管和核心混凝土)。在轴向力N 作用下钢管和核心砼的变形是协调的，即C S 33εε=。钢材的泊松S μ在弹性阶段为一常数(O.283)，进入塑性阶段(应力达屈服点y f 时)增大至0.5而保持不变。而混凝土的横向变形系数C μ则为变数，可以从低应力时的0．17增加到0．5至1．0甚至大于1.0。由上式可见，钢管混凝土在轴心压力N 作用下，开始时C S μμ>， 钢管 1σ 混凝土2 1 N 图1 试件轴压时的内力状态 故C S 11εε>,但C μ在很快赶上S μ,则S μ=C μ,而C S 11εε=,随后C μ>S μ，S C 11εε>。这说明钢管混凝土在压力N 作用下混凝土向外的横向变形大于钢管向外的横向变形。钢管约束了砼，在钢管与混凝土之间产生了相互作用力P ，称为紧箍力。从而使钢管纵向和径向受压而环向受拉，混凝土则处于三向受压状态。这样一来就大大提高了混凝土的抗压强度，同时塑性性能得到了很大的改善。在工作性质

深井软岩巷道 深井软岩巷道支护设计方法 巷道支护设计方法 与钢管混凝土支架应用实例

报 告 大 纲
序 言 一 深井软岩巷道分类 二 深井软岩巷道支护设计方法 三 钢管混凝土结构 四 钢管混凝土支架实验 五 钢管混凝土支架应用实例 六 主要结论

序
言
我国现有的探明煤炭储量， 我国现有的探明煤炭储量，约50%埋深大于 50%埋深大于1000m 埋深大于1000m； 1000m； 我国煤矿采深正以8 我国煤矿采深正以8-12m/年的速度增加 12m/年的速度增加； 年的速度增加； 国内采深达到1000m 国内采深达到1000m的矿井已经超过 1000m的矿井已经超过55 的矿井已经超过55处 55处； 深井软岩巷道支护， 深井软岩巷道支护，依然是煤矿生产中的技术难题。 依然是煤矿生产中的技术难题。
深井软岩巷道具有不同的变形特征、 深井软岩巷道具有不同的变形特征、变形阶段和软岩类型； 变形阶段和软岩类型； 针对不同类型的围岩， 针对不同类型的围岩，应该采取不同的支护措施； 应该采取不同的支护措施； 钢管混凝土支架， 钢管混凝土支架，支护力巨大， 支护力巨大，适用于深井软岩巷道； 适用于深井软岩巷道； 实践证明： 实践证明：使用钢管混凝土支架， 使用钢管混凝土支架，巷道不再返修。 巷道不再返修。

一、深井软岩巷道分类 深井软岩巷道分类

1.1 深井软岩巷道变形破坏的不同特征
顶板下沉
侧帮挤压
底板鼓起
下沉与底鼓

钢管混凝土柱施工方案 (一) 工艺流程： 下料→刨坡口→压头→曲圆→组焊→校形→超声波检测→筒节间组焊→衬管、封顶板与钢管组焊→层间牛腿与钢管组焊→构件检验→标识→出厂。 (二) 钢管长度： 最下层按埋深+地下二层层高+出楼面1m即5.32m进行加工，一层- 、- 、- 三根柱按3.6m和3m分两段加工，- 、- 按3.3m两段加工，其余各层按楼层层高分段加工，每段均超出楼面1m。以每段每根作为一个完整的组合件(包括缀件)在厂房内集中加工成形。具体每段钢管长度和尺寸详附图1和附图2。 (三) 钢管制作: 1. 钢管由钢板卷制焊接而成，卷制钢管前根据图样要求，采用刨边机将板端开好坡口，然后采用压头胎具在滚床上将板两端预压头，并采用圆弧样板检查弧度正确性，间隔不得大于1.5mm，以确保卷制成形后的圆度。 2.纵环缝焊接采用全焊透焊接，坡口开在内边，采用CO2气体保护焊(焊丝牌号为H08Mn2SiA或ER50-6)，内焊缝焊完后，外焊缝用碳弧气刨清根，然后采用自动埋弧焊(焊丝牌号为H10Mn2)或CO2气体保护焊施焊。 3.钢管对接时，在小型滚胎上进行，组装前先调整滚胎上、下、左、右位置，让滚轮与钢管的切线在同一直线上，以确保组装与焊接后肢管平直，焊接前除控制几何尺寸外还应注意焊接变形对肢管的影响，CO2气体保护焊宜采用分段退焊，对称施焊，肢管对接间隔宜放大0.5～2.0mm，以抵消收缩变形。 4.钢管对接焊接前，钢管外壁可采用定位板和临时固定，定位板示意图如下，沿周边均匀布置，然后采用定位焊，定位点间距与固定点相同定位焊长度约25mm，在内焊缝连续焊完后放割掉定位板，并将焊缝位置打磨平整。 5.钢管对接焊接完后进行层间牛腿组装，组装时需仔细检查标高后再划线定位组焊。 6.钢管构件经外形、尺寸和焊缝检验合格后(自检、互检、安质员专检三检)，在钢管外表面沿圆周4等分划上中心线并分别在管端及管中用洋冲打上标记，以便安装时定位和检查垂直度。 7.对检验合格的构件进行标识，标识内容包括构件编号、拟安装位置等。 8.钢管制作时的注意事项： (1) 原材料必须有出厂合格证和材质证明书，钢板必须平直，不得使用表面锈蚀或受过冲击的钢板。 (2) 下料及坡口加工时，严格控制下料的长、宽及对角线尺寸误差，确保坡口与管轴线垂直。 (3) 钢板卷管方向与钢板压延方向一致。 (4) 所有焊接必须由持有“上岗证”的人员施焊，均要求采用分段退焊，对称施焊，以减少构件变形。 (5) 多层焊接时需连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理检查，清除缺陷后再焊。 (6) 焊缝的质量要满足《钢结构工程施工及验收规范》(GB5205-95)二级质量标准要求。 三、钢管柱的安装： (一)工艺流程：安装埋设预埋件及柱脚螺栓→检查预埋件标高及水平度→安装柱脚段，将钢管柱焊在柱脚上→验收现场焊缝→焊接并验收→逐段安装上段→找正→焊接并验收→成品检验→交工验收。 1. 地下二层柱的安装 (1) 轴线和标高复核：基础砼施工完后，根据设计轴线位置和标高对预埋件进行复测，如测量偏差超过验收标准，则需另行处理。 (2) 为保证安装精度，柱脚牛腿采用现场焊接，将柱脚板放置于预埋件上并用螺帽固定，再将地下二层柱放置于柱脚板上，将柱身上的洋冲点(中心线)与底板上中心线重合，用四个正反丝丝杠在轴线方向将柱身与底板临时连接并调整垂直度达到要求。 (3) 垂直度调节完后即将柱身、底板、牛腿用定位焊固定，再由两名焊工采用对称分段焊法施焊。 2. 上部柱安装 (1) 上部柱的安装要在下层梁板砼浇完后进行，安装前先将控制轴线引测至楼面上，并标明在钢管柱出楼面1m 高范围内。 (2) 用塔吊吊装就位后在轴线方向用四个正反丝丝杠将上层柱与下层柱临时固定，在纵横轴两个方向上架设经纬

南昌大学研究生2015～2016学年第二学期期末 读书报告 课程名称：混凝结构理论与应用专业：建筑与土木工程 学生姓名：李海学号：4160146150 学院：建筑工程学院得分： 任课教师：熊进刚时间：2016年6月

钢管混凝土结构抗震性能研究 摘要: 介绍了钢管混凝土组合结构的特点，综述了国内外钢管混凝土结构的抗震性能的研究现状; 分析了其存在的问题和实用价值，展望了钢管混凝土结构发展趋势和应用前景; 指出了进一步研究的方向。 关键词: 组合结构; 钢管混凝土结构; 抗震性能; 工程应用 Abstract:This paper presents the characteristics of steel concrete composite structures, review the status of research on seismic behavior of domestic and foreign steel concrete structure; analyzes the problems and practical value, the prospect of the development trend of steel and concrete structures prospects; points out further research direction. Keywords:composite structure; steel concrete structure; seismic performance; engineering applications 钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成、且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件，按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土、螺旋配筋混凝土和钢管结构的基础上演变和发展起来的，利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态之下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善。同时，由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，保证其材料性能的充分发挥。钢管混凝土组合结构的优势主要表现在: 承载力高、塑性和韧性好、经济效果好、施工方便、耐火性能较好。 钢管混凝土结构早在19 世纪80 年代就出现了，到目前为止，钢管混凝土结构在土木工程中的应用已经有百年历史。由于钢管混凝土具有优越的力学性能和良好的经济效益，一开始便受到世界各国土木工程界的重视，并争先恐后开发利用。1879年，英国最早将钢管混凝土杆件用于Severn 铁路桥的桥墩，在钢管内填混凝土以承受轴向压力，并防止钢管内部锈蚀。1897 年，美国人JOHN LALLY 提出在钢管中填充混凝土作为房屋建筑的承重柱，并获得专利【1】。我国从1959 年开始研究钢管混凝土的基本性能和应用，1963 年成功地将钢管混凝土柱用于北京地铁车站工程。改革开放后，随着国家经济的迅猛发展，钢管混凝土结构技术在我国的高层建筑、地铁车站和大跨度桥梁等工程中得到了广泛应用，有力地推动了上述领域营造技术的发展，取得了令人瞩目的成就【2】。2008 年汶川地震中，钢管混凝土建筑显示了优越的抗震性能，钢管混凝土的研究成为热门课题之一。 1 钢管混凝土的特点 混凝土的抗压强度高，但抗弯能力差，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高，同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中( 如厂房和高层) 。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面: 1)承载力高、延性好，抗震性能优越。钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度; 钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明，钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。

术语 2.1.1 钢管混凝土构件：在钢管内填充混凝土的构件，包括实心和空心钢管混凝土构件，截面可为圆形、矩形、及多边形，简称CFST 构件 2.1.2 钢管混凝土结构：采用钢管混凝土构件作为主要受力构件的结构，简称CFST结构 2.1.3 实心钢管混凝土构件：钢管中填满混凝土构件，简称S-CFST结构 2.1.4 空心钢管混凝土构件：在空钢管中灌入一定量混凝土，采用离心法制成的中空心的钢管混凝土构件，简称H-CFST结构 2.1.5 含钢率：构件界面中钢管面积与混凝土面积之比 2.1.6 空心率：空心钢管混凝土构件截面中空心部分的面积与混凝土加空心部分总面积之比 2.1.7 套箍系数：构件截面中钢管面积、钢材强度设计值乘积与混凝土面积、混凝土强度设计乘积之比 2.1.8 钢管海砂混凝土构件采用海砂混凝土制作的钢管混凝土构件 2.1.9 钢管再生混凝土构件：采用再生骨料混凝土制作的钢管混凝土构件 3 材料 3.1.1 钢材的选定应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的有关规定 3.1.2 承重结构的圆钢管可采用焊接圆钢管、热轧无缝钢管，不宜选用输送流体用的螺旋焊管。矩形钢管可采用焊接钢管，也可采用冷成形矩形钢管，当采用冷成形矩形钢管时，应符合现行行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T 178中I级产品的规定。直接承受动荷载或低温环境下的外露结构，不宜采用冷弯矩形钢管。多边形钢管可采用焊接钢管，也可采用冷成型多边形钢管 3.1.3 钢材的强度设计值f，弹性模量E 和剪变模量G 应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017 执行 1 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85 2 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20% 3 钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性 3.2.1 钢管内的混凝土强度等级不应低于C30。混凝土的抗压强度和弹性模量应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010执行；当采用C80 以上高强度混凝土时，应有可靠的依据 3.2.2 实心钢管混凝土构件中可采用海砂混凝土。海砂混凝土的配合比设计、施工和质量验收和验收应符合现行行业标准《海砂混凝土应用技术规范》JGJ206的规定。 3.2.3 钢管混凝土构件中可采用再生骨料混凝土。再生骨料混凝土的搭配比设计、施工、质量验收和验收应符合现行行业标准《再生骨料应用技术规范》JGJ/t 240 的规定 3.2.4 钢管混凝土构件中可采用自密实混凝土。自密实混凝土的配合比设计、施工、质量检验和验收应符合现行行业标准《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T 283 的规定 3.3.1 用于钢管混凝土结构可采用应符合下列规定： 1 手工焊接用的焊条应符合现行国家标准《非合金钢及细晶粒钢焊条》GB/T 5117 和《热强钢焊条》GB/T 5118 的规定。选择的焊条形号应与被焊钢材的力学性能相适应 2 自动或半自动焊接用的焊丝和焊剂应与被焊钢材相适应，并应符合国家现行有关标准的规定 3 二氧化碳气体保护焊接用的焊丝应符合现行国家标准《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T 8110 的规定 4 当两种级别的钢材相焊接时，可采用与强度较低的钢材相适应的焊接材料 3.3.2 焊缝的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017执行 3.3.3 当采用螺栓等紧固件连接钢管混凝土构件时，连接紧固件应符合下列规定： 1 普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓C级》GB/T 5780 和《六角头螺栓C级》GB/T 578 2 的规定。可采用4.6级和4.8级的C级螺栓 2 高强度螺栓应符合现行国家标准《钢构件用高强度大六角头螺栓》GB/T 1228、《钢构件用高强度大六角头螺母》GB/T 1229、《钢构件用高强度垫圈》GB/T 1230、《钢构件用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231 或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T 3632的规定。当螺栓需要热镀锌防腐时，宜采用6.8级和8.8级C级螺栓 3 普通螺栓连接和高强度螺栓连接的设计应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017 执行。 3.3.4 栓钉应符合现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》BG/T 10433 的规定。 4.1 一般规定 4.1.1 钢管混凝土结构可采用框架结构、框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构、框架-支撑结构、筒中筒结构、部分框支-剪力墙结构和杠塔结构。

钢管混凝土结构 近20年来，钢管混凝土结构逐渐被应用于建筑结构尤其是在高层建筑结构中，随着建筑物高度的增加，钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构的应用也将会得到快速的发展。一般的，我们把混凝土强度等级在C50以下的钢管混凝土称为普通钢管混凝土；混凝土强度等级在C50以上的钢管混凝土称为钢管高强混凝土；混凝土强度等级在C100以上的钢管混凝土称为钢管超高强混凝土。 钢管混凝土结构是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广。 1．钢管混凝土结构的特点 众所周知，混凝土的抗压强度高。但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高.同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面： 1.1 承载力高、延性好，抗震性能优越 钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明，钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。 塑性是指在静载作用下的塑性变形能力。钢管混凝土短柱轴心受压试脸表明，试件压缩到原长的2/3,纵向应变达30%以上时，试件仍有承载力。剥去钢管后，内部混凝土虽已有很大的鼓凸褶皱，但仍保持完整，并未松散，且仍有约5%的承载力，用锤敲击后才粉碎脱落。抗震性能是指在动荷载或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在这方面，钢管混凝土构件要比钢筋混凝土构件强得多。在压弯反复荷载作用下，弯矩曲率滞回曲线表明，结构的吸能性能特别好，无刚度退化，且无下降段，和不丧失局部稳定性的钢柱相同，但在一些建筑中，钢柱常常要采用很厚的钢板以确保局部稳定性。但还常发生塑性弯曲后丧失局部稳定。因此，钢管混凝土柱的抗震性能也优于钢柱。