功能梯度混凝土立井井壁承載性能研究.pdf

1、混凝土厚壁圓筒是一種重要的支護結構，在礦山、水利水電、化工等工程領域有著廣泛的應用。立井井壁是采礦工程廣泛應用的一種混凝土厚壁圓筒。在厚壁圓筒設計中，經常會遇到有關厚壁圓筒在外載作用下應力、變形、極限承載力的計算問題。本文為了提高厚壁圓筒的極限承載能力，嘗試將已應用于航空航天、核反應堆及化學工業(yè)等領域的功能梯度的概念引入到混凝土材料當中，通過理論分析、功能梯度混凝土的配制、物理模擬試驗相結合的方法，研究了功能梯度特性在軸對稱荷載作用下立

2、井井壁中的應用。
　　 (1)通過反演分析證明了:功能梯度材料( FGM)特性有利于減小厚壁圓筒的應力集中，使其能承受的彈性極限承載力大于經典均質厚壁圓筒的彈性極限承載力。當FGM圓筒的壁厚較大時，功能梯度厚壁圓筒的彈性極限承載力隨著壁厚的增加而顯著增加。
　　 (2)建立了不同模量雙層混凝土厚壁圓筒的優(yōu)化設計方法，獲得了雙層混凝土厚壁圓筒在外載和單軸抗壓強度已知情形下，所需要的最小壁厚，內外層的最佳厚度比值和最佳彈性模

3、量比值。
　　 (3)對雙層厚壁圓筒進行了彈塑性分析，綜合考慮了軸向荷載對彈性和塑性極限承載力的影響:考慮軸向的中間主應力時，雙層厚壁圓筒的彈性和塑性極限承載力均有一定程度的提高。
　　 (4)選定多項影響混凝土強度和彈性模量的試驗因素，進行配比試驗，初步得到了實現(xiàn)混凝土功能梯度特性的最優(yōu)試驗因素。
　　 (5)通過FGM厚壁圓筒與傳統(tǒng)厚壁圓筒物理模型對比試驗，發(fā)現(xiàn)FGM厚壁圓筒承受的彈性極限承載力的確大于經典均