Characteristics of wind pressure pulse on large-span flat roofs

The wind pressure pulse events, among the most important characteristics of wind pressure fluctuations on large-span flat roofs, were investigated by wind tunnel tests in this paper. Incorporating the formation mechanism of wind pressure pulse events, the peak over threshold method was employed to study properties of this kind of events. The event duration time, the energy contribution, the number of the pulse events, and the distribution of average peak pressure were calculated. Probability density functions of some typical samples in separation region were also given. Results show that the non-Gaussian roof pressure is strong in the flow separation region owing to the wind pressure pulse events. Evaluations of the extreme peak pressures, which can be determined by the peak over threshold method effectively, are important to the design of building cladding.

Deformation mechanism and roof pre-splitting control technology of gob-side entry in thick hard main roof full-mechanized longwall caving panel

This paper explores the deformation mechanism and control technology of roof pre-splitting for gob-side entries in hard roof full-mechanized longwall caving panel(LTCC).The investigation utilizes a comprehensive approach that integrates field monitoring,theoretical analysis,and numerical simulation.Theoretical analysis has illuminated the influence of the length of the lateral cantilever beam of the main roof(LCBM)above the roadway on the stability of the gob-side entry behind the panel.Numerical simulations have further revealed that the longer LCBM results in heightened vertical stress within the coal pillar,developed cracks around the roadway,and more pronounced damage to the roadway.Moreover,numerical simulations also demonstrate the potential of roof pre-splitting technology in optimizing the fracture position of the hard roof.This technology significantly reduces the length of the LCBM,thereby alleviating stress concentration in the coal pillars and integrated coal rib while minimizing the destruction of the gob-side entry.Therefore,this manuscript first proposes the use of roof pre-splitting technology to control roadway deformation,and automatically retain the entry within a hard roof LTCC panel.Field implementation has demonstrated that the proposed automatically retained entry by roof pre-splitting technology effectively reduces gob-side entry deformation and achieves automatically retained entry.

屋面花架悬挑结构高空支模施工技术的应用

屋面花架在提高建筑结构空间层次方面发挥着重要作用,但是悬挑结构的高空支模施工面临着很大难度。首先对工程案例进行详细介绍,分析了悬挑结构高空支模的主要施工技术流程以及整体方案。重点从预埋件埋设,挑梁、连梁安装施工,防护脚手架搭设,支模架搭设,支模架拆除等方面详细介绍了关键施工技术。实践经验表明,所述的高空支模施工方案是有效的,为工程项目的顺利推进创造了良好条件。有效积累了悬挑结构高空支模的施工技术经验,可以为国内其他工程案例提供有效的经验借鉴。

Pressure relief and structure stability mechanism of hard roof for gob-side entry retaining

In order to explore the pressure relief and structure stability mechanism of lateral cantilever structure in the stope under the direct coverage of thick hard roof and its impact on the gob-side entry retaining, a lateral cantilever fractured structural mechanical model was established on the basis of clarification for the stress environment of gob-side entry retaining, and the equation of roof given deformation and the balance judgment for fracture block were obtained. The optimal cantilever length was proposed based on the comparison of roof structural characteristics and the stress, deformation law of surrounding rocks under six different cantilever lengths by numerical simulation method. Double stress peaks exist on the sides of gob-side entry retaining and the entry located in the low stress area. The pressure of gob-side entry retaining can be relieved by reducing the cantilever length. However, due to the impact of arch structure of rock beam, unduly short cantilever would result in insufficient pressure relief and unduly long cantilever would bring larger roof stress which results in intense deformation. Therefore, there is optimal cantilever length, which was 7-8 m in this project that enables to achieve the minimum deformation and the most stabilized rock structure of entry retaining. An engineering case of gob-side entry retaining with the direct coverage of 10 m thick hard limestone roof was put forward, and the measured data verified the reasonability of conclusion.

Voussoir beam model for lower strong roof strata movement in longwall mining - Case study

The paper presents the influence of varying immediate roof thickness on the lower strong roof strata movement and failure pattern in longwall coal mining with large mining height. The investigation is based on 58 geological drill holes and hydraulic shield pressure measurements around the longwall Panel 42105 of the Buertai Mine in Inner Mongolia Autonomous Region, China. The longwall Panel 42105 is characterized by relatively soft immediate roof strata of varying thickness superposed by strong strata,herein defined as lower strong roof. A voussoir beam model is adopted to interpret the structural movement of the lower strong roof strata and shield pressure measurements. It is shown that when the immediate roof is relatively thick, the broken overlying lower strong roof tends to form a stable voussoir beam with previously broken layer, thus not exerting high pressure on the hydraulic shield and working face. When the immediate roof is relatively thin, the broken overlying lower strong roof tends to behave as a cantilever beam, thus exerting higher pressure on the hydraulic shield and working face. Comparison of model predictions with measured time-weighted average shield pressure(TWAP) shows good agreement.

切顶无煤柱复用留巷顶板变形及控制研究

为研究“110”工法留巷复用阶段巷道顶板变形规律并确定合理的巷道支护载荷,解决留巷复用的安全隐患,以韩家湾煤矿214202工作面回风巷为研究背景,建立了留巷复用时的切顶短臂梁力学结构模型,并采用数值模拟与现场实测相结合的方法,对留巷受二次开采扰动时巷道超前段顶板变形规律及采动影响分区展开了研究。研究表明:回风巷复用期间,超前影响区内巷道所需顶板支护强度为12152.98 kN;基于理论计算提出的超前补强支护方案可使补强后巷道顶板变形量缩减为118~134 mm,较补强前减少58%;工作面超前影响区可划分为4个区域。

非均厚特厚煤层开采高位组合悬臂板结构运动致灾机制

非均厚特厚煤层开采会显著影响采场顶板破断结构形式,进而对工作面矿压显现造成极大影响。为了揭示甘肃某矿深部特厚煤层开采顶板大能量事件发生机理,采用数值模拟、物理模拟、钻孔探测及内部岩移监测方法,研究了非均厚特厚煤层开采顶板破断结构形式及致灾机制。结果表明:40 m累计采厚区域的裂隙发育高度远大于20 m采厚区域,导致后者上方易形成高位组合悬臂板结构,确定该结构破断运动是造成顶板灾害发生的主要原因,并得到了模拟结果的验证。根据4个地面钻孔钻进过程中的冲洗液漏失及掉钻情况,发现首采4 m厚油页岩解放层的裂隙发育高度仅为75 m,位于亚关键层2底界;煤二层20,40 m采厚区域的裂隙发育高度分别为289,504 m,大致位于亚关键层4和主关键层底界,揭示了不同采厚区域顶板采动裂隙发育差异,进一步证实了高位组合悬臂板结构的客观存在。结合ZY1地面钻孔内部岩移光纤断点高度变化与大能量事件之间的关联,明确了高位组合悬臂板破断结构运动引发采场强矿压显现的致灾机制。研究结果可为类似非均厚煤层赋存或特厚煤层分层开采条件下的工作面安全高效生产提供参考。

屋面花架大跨度悬挑梁板支撑架施工技术

研究了屋面花架大跨度悬挑梁板支撑架施工技术,在明确工程概况的基础上,分析了大跨度悬挑梁板支撑架施工工艺流程,强调了受力计算的重要性,并针对预留压环、“工”字钢装拆、脚手架安装、混凝土浇筑、脚手架拆除等关键环节的技术要点优化施工方案,提高施工技术应用的科学性、合理性及可靠性。

高强度开采煤壁稳定性关键因素量化与危险性分级

针对高强度开采工作面易发生片帮从而制约工作面正常回采和智能化工艺预测与控制的难题,在已提出的高强度开采采场顶板岩层形成“组合短悬臂梁−铰接岩梁结构”基础之上,提出了影响煤壁稳定性的地质开采因素和4个开采技术因素,采用理论分析、数值模拟、物理相似试验相结合的方法,分析了高强度开采煤壁稳定性关键因素的影响。构建了煤体塑性屈服区短梁模型体,使用切比雪夫多项式对模型求解得到了复杂载荷作用下的挠曲线表达式,对表达式分析认为煤壁片帮受地质开采因素及开采技术因素影响较大。以曹家滩大采高工作面开采为工程背景,构建了开采技术因素正交试验,运用数值模拟和物理相似试验研究了各类开采技术因素对于煤壁稳定性影响的敏感度,提出以煤壁内塑性区面积与考察区域面积的塑性区占比η来衡量稳定性程度的指标,得出了各类因素与煤壁塑性区占比系数η的回归方程,据此定量得到了曹家滩煤矿大采高综放工作面煤壁稳定性与技术因素间关系式并给出了片帮风险预测危险性分级,结合物理相似试验验证了调整开采技术因素可在一定程度上控制煤壁发生片帮的范围和深度,为该矿大采高综放工作面煤壁稳定性智能化决策提供了理论依据,同时该研究手段也可用于其他工作面。

大采高综采工作面矿压显现及顶板活动特征研究

为了得到唐山某煤矿综采工作面的矿压显现及顶板活动特征,基于关键层理论、“悬臂梁-砌体梁”力学模型,通过现场观测、理论分析、数值模拟的方法对9煤层矿压显现特征、顶板结构、支架工作阻力开展了深入研究,建立了覆岩结构力学模型,得到了工作面支架工作阻力的合理计算式。研究结果表明:工作面来压步距和来压大小均有一定的规律性,呈现一大一小的周期来压现象,来压期间中部测区支架荷载最大,两边偏小;通过直接顶关键层判别方法,确定了第2层岩层和第7层岩层分别为亚关键层1和亚关键层2。亚关键层1破断后以“悬臂梁”结构形态垮落进入采空区,亚关键层2破断后形成了稳定的“砌体梁”结构,此时亚关键层1与亚关键层2共同组成了“悬臂梁-砌体梁”结构;第2层岩层和第7层岩层组成的双关键层结构的破断运移规律导致了工作面呈现一大一小的周期来压现象。当双关键层同步破断时,支架工作阻力为13 688 kN。

切顶沿空留巷卸压机理及支护技术研究

云驾岭矿9号煤上覆厚硬岩层,采场矿压显现强烈,采用传统的沿空留巷方法围岩控制难度大。以云驾岭矿19103工作面运巷为背景,分析了切顶沿空留巷厚硬直接顶力学平衡条件,得出巷旁需提供不小于1046 kN的支护阻力。采用数值模拟的方法对比了沿空留巷在厚硬直接顶条件下切顶与不切顶时围岩变形及应力、塑性区的分布规律,结果表明:切顶后采空区顶板更容易垮落,留巷顶板稳定时下沉量仅为同期不切顶时的28.2%,切顶后留巷侧顶板垂直应力变小、水平应力增大且围岩塑性区向顶底板深部转移,揭示了预裂切顶卸压的机理为阻断工作面动压的传递以及诱导采空区顶板提前冒落接顶承压,水平应力增大的原因为切缝两侧形成的长、短“悬臂梁”变形的结果。提出了针对厚硬直接顶切顶留巷的顶板控制理念为集中支护切缝端、适当让压和形成“组合悬臂梁”,采用了“长、短锚索+单体液压支柱+可缩性U钢梁”的综合支护技术及挂网喷浆的密闭措施。现场工业性试验效果良好,切顶后留巷顶板锚索受力峰值在350 kN左右,围岩稳定后巷道规格满足二次复用的条件。

福建圆形土楼悬挑屋盖风荷载特性及气动抗风措施研究

福建圆形土楼悬挑屋盖属于风敏感结构,且处于我国台风多发区,为提升结构的风灾防御水平,保障其抗风安全,采用CFD数值模拟方法对屋盖表面风荷载分布特性进行研究,同时提出了增强其抗风性能的气动抗风措施。研究表明:圆形土楼悬挑屋盖迎风面风压较大,其中,内、外悬挑屋盖端部风压系数绝对值最大,分别达到1.5和0.75,属于风荷载敏感部位;在外悬挑屋盖端部加设竖直挡风板和波纹挡风板均可以一定程度地卸载上述风荷载敏感部位的风压值,综合比较,设置波纹挡风板较竖直挡风板对风压卸载效果更好;对于设置波纹挡风板,当其相对高度h/Hj=0.05(h为波纹挡风板高度,Hj为地面到屋脊处距离)、倾角θ=-45°、波纹圆弧半径R=5.5 m时整体对屋盖表面风压卸载效果最优,其内、外悬挑屋盖端部风压系数卸载率分别达到40.1%和54%,原因在于倾斜布置的波纹挡风板对悬挑屋盖表面来流起到阻挡作用,使得气流撞击形成的漩涡从屋盖悬挑端转移到挡风板表面,同时波纹的存在降低了内、外悬挑屋盖表面气流漩涡强度,从而达到卸载屋面风荷载的效果。

大跨度曲面钢屋盖变形施工监测与预测方法研究

为探究大跨度长悬挑曲面钢屋盖施工阶段的应力应变及位移变化规律,以北京中关村论坛永久会址为研究对象进行施工监测研究。通过直接的现场试验模型、试验系统和试验数据分析,总结大跨度长悬挑曲面钢屋盖施工阶段中的变化规律,并提出基于长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory Neural Network, LSTM)数据预测方法,对钢结构在施工阶段内力与变形的发展趋势作出科学预测,并针对施工监测系统中涉及位移变形、应力应变等数据缺失情况利用模型预测值进行数据修复。最后结合现场实测数据分析与LSTM模型预测结果,提出基于形变主动控制的大跨度钢结构施工关键技术。

屋顶风机悬臂梁式动力吸振器的设计

针对已隔振的屋顶风机,设计了悬臂梁式动力吸振器,以消除残余振动。首先,基于已隔振的屋顶风机,建立二自由度振动系统理论模型,给出无阻尼动力吸振器的设计依据。然后,关于支柱对称设计出一对悬臂梁式动力吸振器。支柱一侧的带螺纹丝的Q235钢悬臂梁,直径为16.8mm、长为400mm;质量为2.81kg的、带螺纹丝的钢制配重可在悬臂梁上移动和固定,配重质心到支柱的距离设计为333mm;保护吸振器的防护罩固定在支柱顶端,支柱下端焊接于屋顶风机风帽中心。最后,求解悬臂梁正常工作时的最大应力,并与梁材料(Q235钢)的比例极限、屈服极限进行比较,结果表明悬臂梁不仅在线弹性变形范围内工作,而且还完全满足强度要求。

某中学礼堂结构设计与分析

礼堂建筑结构内部空旷,周边扭转刚度弱,对于扭转周期比超限的结构,动力时程分析可找出结构薄弱部位并采取相应的加强措施,以实现性能化设计目标。礼堂建筑功能复杂,建筑立面要求高,主体结构与幕墙、装修、吊顶等一体化设计可减少二次设计和施工。礼堂结构重点对斜楼盖、大悬挑幕墙以及钢结构马道、声桥等进行设计和分析;大跨度空旷结构采用钢结构屋盖可减轻结构自重,施工便利,同时具备较好的抗震性能,可为同类型结构设计提供参考。

复杂竖向结构体系高层钢结构施工关键技术

某项目T1办公楼结构形式为内混凝土核心筒+外框钢结构体系,其底部设计了Y形柱,用于增加下部结构的空间效果,而顶部屋面结构则巧妙地将内核心筒内预埋钢结构和密封拉索结合起来,将整个屋面的一侧斜拉形成了悬挑无柱结构,同样增加了顶部视野通透的建筑效果。本研究重点介绍了在T1办公楼的建设中针对特殊结构所采用的众多关键技术,以便于为类似钢结构施工提供借鉴。

武汉广电全媒体中心主体结构设计

武汉广电全媒体中心建筑体型复杂,具有大悬挑、大跨度转换等不规则项。针对项目特点,简要介绍了项目的结构体系,对正常使用状态下的大悬挑转换、单层双向索网幕墙等结构重难点的设计进行了阐述。同时,针对各层薄弱复杂连接楼盖,在地震作用下进行分塔模型与整体模型的分析对比。结果表明:通过利用顶部异形空间桁架和楼层大跨度连廊形成东西塔弹性对撑的自平衡效应,有效削减单层双向索网幕墙索力对主体结构的附加作用效应,同时为幕墙提供具有足够刚度的约束边界;对于双向同向下凹的大跨屋盖,利用造型的几何悬垂效应,采用单层双向悬垂受力钢网格结构,实现建筑和结构有机结合;地震作用下,采用取消薄弱连接楼盖的分塔模型和整体模型对竖向构件进行包络设计,提高竖向抗侧力构件的安全度。

异形弧形建筑的超长层间悬挑铝板幕墙安装技术

基于云南白药上海国际中心项目异形弧形建筑和多层次退台建筑特点,对玻璃幕墙、露台栏杆、层间超长悬挑铝板、大屋面铝板飘带的施工技术进行分析,通过合理施工顺序部署和采取吊篮多吊点施工的方法,解决了玻璃幕墙和层间超长悬挑铝板幕墙工序转换间的施工难点,保证幕墙安装和施工安全有序进行,实现整个建筑的外立面流线飘逸效果,为不规则多层退台建筑形状情况下层间超长悬挑铝板幕墙施工提供参考。

宏岩煤矿顶板弱化爆破技术与工程应用

为弱化宏岩煤矿10106工作面顺槽顶板,降低矿压显现程度,针对性采取了切顶爆破技术。根据材料力学理论,将顶板悬臂梁挠度模型划分为弯曲作用部分与剪切作用部分,建立了切顶前后顶板悬臂梁结构力学模型的挠度方程,分析了悬臂梁长度与巷旁侧位移的关系,通过数值模拟分析了不同切顶高度和切顶角度条件下的覆岩应力变化特征,确定切顶高度15 m和切顶角度20°为最佳参数配置,在10106工作面顺槽开展工程应用与监测分析。钻孔窥视与围岩变形量监测表明:裂缝多以沿钻孔排列方向的对称裂缝形式出现,裂缝形成率超过75%,裂缝扩展效果良好,巷道围岩位移量存在初始变形阶段、快速变形阶段、变形稳定阶段3阶段变化趋势,巷道围岩变形量在滞后工作面60 m后趋于稳定,有效地控制了巷道围岩的变形。

LNG储罐罐顶钢筋混凝土平台施工阐述

LNG储罐罐顶平台一般设计为钢结构,但因为环境影响或业主喜好,有的储罐罐顶平台设计为钢筋混凝土结构。钢筋混凝土平台结构需要支模、绑钢筋等工序,施工比钢结构平台面临诸多困难,如在穹顶球面支模、临空悬挑支模、高空浇筑混凝土、安全管理等。本文通过对阳江LNG调峰储气库项目储气库工程LNG储罐罐顶钢筋混凝土平台施工过程进行阐述,为类似工程提供有力的参考。