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摘要
针对目前巷道支护中钢管混凝土拱架缺乏可缩让压性能的问题，从吸能让位角度设计了一种防冲吸能钢管混凝土拱架结构。通过Abaqus建立新型钢管混凝土拱架与围岩组合模型，在静载与动载两种荷载状态下，对比分析新型拱架对巷道的支护效果与抗冲击能力。结论如下：（1）根据合理的让位阻力特性设计吸能构件壁厚与尺寸，在拱架上部连接处和底弧段中部设置吸能构件，可避免弯曲过大发生失稳。套管形状依据U型钢拱架卡揽结构设置为折纹型，与拱架摩擦实现缩动让压；（2）在竖向与侧向冲击下，优化后拱架支护巷道各点位移量呈减少趋势，降低了拱架顶弧段下沉与底弧段上拱，支护效果更强；（3）静载作用下，优化后拱架与吸能构件接触后，拱架各点处塑性应变不再增加，吸能构件代替拱架发生形变。在受到动载后，吸能构件能快速响应，同时拱架两帮拐角发生弯曲变形，其余部分仍未发生明显变形。吸能构件压溃后，拱架整体塑性应变开始增加，最终优化后拱架各点等效塑性应变竖向与侧向冲击下分别降低了10%～50%和13%～78%。
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单位土木工程学院; 北方工业大学
