[發明專利]鋼管混凝土支架持續漸進讓壓可縮裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201310469814.5
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103510969A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 李廷春;張仕林;尚黎明;陳佃浩;王輝
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21D15/50
• 分類號: E21D15/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋼管混凝土支架的讓壓裝置，具體是鋼管混凝土支架連接部位的一種持續漸進讓壓可縮裝置，適用于礦山巷道和硐室、各種隧道工程的鋼管混凝土支架可縮支護。

背景技術

目前，我國煤炭開采已由淺部轉入深部，巷道和硐室的支護難度、支護成本不斷增加。現有的深部巷道支護方式中，鋼管混凝土支架是一種有效的支護結構。但是，對于圍巖壓力大、變形量大、變形時間長的巷道和硐室，如果鋼管混凝土支架沒有讓壓功能，在支架與圍巖相互作用過程中，當載荷超過支架的承載力時，支架就會失穩破壞而失去承載能力。為了實現支架的讓壓作用，目前已經公布了幾種鋼管混凝土支架可縮性接頭。

例如：中國實用新型專利202300435U公開了一種鋼管混凝土支架可縮性接頭，該接頭由兩個帶法蘭的半圓套管、塑料管、螺栓組成。該接頭的承壓部分為接頭中心的小直徑混凝土柱，混凝土柱的壓潰可實現讓壓功能，但卸載是徹底和大距離的，且變形量不可見；安裝時，需要經過安裝、拆卸、安裝方可完成，且讓壓后需要再緊固螺栓，過程繁瑣；另外，拆卸法蘭的半圓套管時，支架容易因為承載能力不足而失穩破壞，有一定的安全隱患。

中國實用新型專利203050730U公開了一種伸縮式鋼管混凝土支架，其構造為多個伸縮性多孔金屬接頭的兩端套裝鋼管混凝土構件形成閉合圓環，其伸縮性多孔金屬接頭上均布的孔洞隨著外荷載的增加產生塑性變形，孔洞被壓縮，以適應圍巖的變形。該伸縮性多孔金屬接頭能夠為支架提供一定的讓壓空間，但會出現小孔應力集中，支架易發生突然性整體失穩。

按照新奧法和耦合支護作用原理，當支架初期承受荷載過大時，支架必須具有讓壓變形的功能，隨著變形的增加，支架的承載力需要逐漸增強，實現支護結構的“讓”“抗”結合；上述可縮性接頭雖然具有讓壓作用，但是讓壓不是漸進的，且不能提供逐漸增長的抗力。因此，需要提供一種結構簡單、安裝方便、抗力漸長、梯度讓壓、“讓”“抗”結合的鋼管混凝土支架可縮裝置。

發明內容

針對鋼管混凝土支架可縮性接頭的上述不足，本發明提供一種結構簡單、安裝方便的鋼管混凝土支架持續漸進讓壓可縮裝置，可用于礦山深部巷道和硐室、隧道工程的鋼管混凝土支架。

本發明鋼管混凝土支架持續漸進讓壓可縮裝置的構造為：由持續漸進讓壓可縮構件、兩段連接套管組成；持續漸進讓壓可縮構件和連接套管焊接在一起形成鋼管混凝土支架持續漸進讓壓可縮裝置。

所述的連接套管由鋼管依據鋼管混凝土構件的直徑加工而成，每段長度10～20cm，可將多段鋼管混凝土構件和持續漸進讓壓可縮裝置連接在一起。

所述的持續漸進讓壓可縮構件是由3～5個直徑不同、長度相同、管壁厚度不同的讓壓鋼管套在一起，在同一位置焊接后組成的。最外層的讓壓鋼管與連接套管的直徑相同，由外到內的讓壓鋼管直徑逐漸減小，管壁厚度隨著直徑的減小而增大，長度均等于連接套管的直徑。

持續漸進讓壓可縮構件和連接套管焊接時，持續漸進讓壓可縮構件的鋼管焊接位置位于其中一個連接套管的端部，且連接套管與持續漸進讓壓可縮構件在焊接處的形狀相匹配。

本發明鋼管混凝土支架持續漸進讓壓可縮裝置的使用方法是：按照硐室的形狀加工好若干段鋼管混凝土構件，在設定的讓壓位置，將相鄰兩段鋼管混凝土構件的端頭插入同一鋼管混凝土支架持續漸進讓壓可縮裝置的兩個連接套管，若干段鋼管混凝土構件依次串聯在一起形成“讓”“抗”結合的鋼管混凝土支架。安裝完成后，必須利用固定錨桿將鋼管混凝土構件固定于支護巷道或硐室的壁面上，保證鋼管混凝土支架持續漸進讓壓可縮裝置的正常工作，防止發生偏壓失穩。最后，在鋼管混凝土構件內灌注混凝土即可。

本發明的工作機理是：當鋼管混凝土支架受載過大時，持續漸進讓壓可縮構件中最外層的讓壓鋼管發生變形讓壓，隨著變形量的增加，直徑較小的讓壓鋼管先后以更大的抗力讓壓，這樣，支架的抗力隨變形的增加持續漸進、有梯度地增加。通過鋼管混凝土支架持續漸進讓壓可縮裝置的“讓”“抗”結合、先讓后抗，可確保鋼管混凝土支架的穩定承載。

本發明鋼管混凝土支架持續漸進讓壓可縮裝置具有以下優點：

1、該裝置具有雙重作用，既能作為接頭連接鋼管混凝土構件，又能使支架通過持續漸進讓壓可縮構件在具備足夠承載力的前提下持續而又漸進地讓壓變形，抗力漸進遞增，實現“讓”“抗”結合、梯度讓壓，支架的承載能力逐漸增強，確保鋼管混凝土支架的穩定承載。

2、鋼管混凝土支架持續漸進讓壓可縮裝置由持續漸進讓壓可縮構件、兩段連接套管焊接在一起組成，結構簡單、受力合理。