一種可適應不同形狀巷道支架的試驗臺結構框架的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巷道支架試驗臺結構框架，特別是涉及一種能夠在不同應力狀態(tài)下對各種形狀斷面巷道支架進行力學性能測試和檢驗的試驗臺結構框架。
【背景技術】
[0002]基于支架的支護系統(tǒng)是解決煤礦巷道支護難題的重要技術途徑，而支架的承載與抗變形能力是其中的關鍵，因此通過建設巷道支架試驗臺對整架支架和支架各結構件及連接件的力學性能進行研究是十分必要的。目前我國擁有上世紀80年代初在中國礦業(yè)大學和北京開采所建成的兩座臥式巷道支架試驗臺，和1985年在西安科技大學礦壓研究所建成的一座立式單架巷道支架試驗臺和一座立式多架多功能試驗臺。立式巷道支架試驗臺具有受力位態(tài)與實際相符、占地面積小等優(yōu)點，但其與支架試件的平面穩(wěn)定性較差，不利于保證檢測的準確性和可靠性。北京開采所的臥式巷道支架試驗臺為多邊形結構框架，采用5個油缸加載，每個油缸端部加有弧形鋼板，對支架加載時受力分布均勻，但其由于加載油缸數(shù)量較少，對不同形狀支架的適應性較差，且多邊形框架的拐角較多，容易產生應力集中現(xiàn)象。中國礦業(yè)大學擁有1982年建設的巷道支架試驗臺，試驗臺為全封閉、拱形、臥式，采用20個液壓千斤頂加載，可實現(xiàn)對全封閉、拱形、梯形等巷道支架同步均稱或非均稱加載，但無法實現(xiàn)對各個加載油缸的單獨加載，即實現(xiàn)分步加載，與巷道支架實際承受載荷不能相符，另外，其對于斜矩形等其他異形斷面巷道支架也無法進行性能測試。本發(fā)明通過對巷道支架試驗臺結構框架進行設計改造，使其可實現(xiàn)對全封閉、拱形、梯形及斜矩形等其他異形斷面巷道支架的加載試驗，配合能夠分布加載的液壓控制系統(tǒng)，最終具備均勻或急劇向支架均稱或非均稱的加載能力，最大程度模擬巷道支架在實際承載下的破壞情況。整個結構框架與支架試件的平面穩(wěn)定性良好，不易產生應力集中現(xiàn)象，對巷道支架試驗臺的發(fā)展及支架力學性能的檢測具有重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內容】

[0003]為了克服上述的不足，解決巷道支架試驗臺無法對斜矩形等異形斷面巷道支架的力學性能進行測試的問題，本發(fā)明提供了一種巷道支架試驗臺結構框架。
[0004]本發(fā)明所采用的技術方案是:該結構框架為20個液壓千斤頂加載的全封閉、臥式圓形結構，主要由反力框架、試件支撐底部橫梁和外圍混凝土圈梁三大部分組成。反力框架為22等邊形中空結構，液壓千斤頂通過連接銷軸內置于反力框架中，通過一定幅度擺動來實現(xiàn)水平方向上加載角度的變換，從而適應對全封閉、拱形、梯形及斜矩形等各種形狀斷面的支架加載試驗。試件支撐底部橫梁同樣設計為中空結構，由板料焊接組成，橫梁底部與反力框架采用螺釘連接，形成環(huán)形封閉式受力形式來增強整體的受力穩(wěn)定性能。橫梁斷面安設有可移動墊板，做梯形或拱形結構試件試驗時，將可移動墊板裝上，模擬巷道底板對支架的作用；做環(huán)形受力試件試驗時只需將可移動墊板移除，使環(huán)形試件放在橫梁上下端板內側，橫梁底部的千斤頂施加到環(huán)形試件上即可。外圈混凝土圈梁承受反力框架傳遞來的多余荷載，其由鋼筋混凝土澆筑而成。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:通過對巷道支架試驗臺結構框架的設計改造，新的試驗臺框架結構能夠滿足對各種不同形狀巷道支架進行力學性能測試和檢驗的要求，特別是能夠對斜矩形等其他異形斷面巷道支架進行加載測試。另外，配合能夠實現(xiàn)分布加載的液壓控制系統(tǒng)，使支架試驗臺具備均勻或急劇向支架均稱或非均稱的加載能力，最大程度模擬巷道支架在實際承載下的破壞情況。
【附圖說明】
[0006]圖1巷道支架試驗臺結構框架圖。
[0007]圖2液壓千斤頂與反力框架組裝圖。
[0008]圖3不同形狀巷道支架試驗狀態(tài)圖。
[0009]圖4試件支撐底部橫梁三維圖。
[0010]1-混凝土圈梁；2_反力框架；3_液壓千斤頂；4_連接銷軸；5_傳力桿；6_試件支撐底部橫梁；7_加強板；8_可移動墊板。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0012]如圖1所示，本巷道支架試驗臺結構框架為全封閉、圓環(huán)形、臥式，20個液壓千斤頂加載，主要由反力框架(2)、試件支撐底部橫梁(6)和外圍混凝土圈梁(I)三大部分組成。反力框架(2)采用22等邊形中空結構，液壓千斤頂(3)通過連接銷軸(4)內置于反力框架
(2)中(如圖2)，以便在有效的空間內節(jié)約出更大的空間來安放大試件。加載測試時，液壓千斤頂(3)通過傳力桿(5)對支架進行施壓，支架對試驗臺產生的反作用力，大部分由反力框架(2)承受，外圈混凝土圈梁(I)只承受反力框架傳遞來的多余載荷。
[0013]如圖2所示，內置的液壓千斤頂(3)通過連接銷軸(4)和反力框架(2)連接在一起，連接銷軸的直徑Φ=60?70mm，材料為40CrA，許用剪切強度8000Kg/cm2，每個液壓千斤頂(3)通過一定幅度擺動來實現(xiàn)水平方向上加載角度的變換，單向可擺動角度范圍O?15°，可實現(xiàn)對全封閉，拱形、梯形及斜矩形等各種異形斷面形狀支架的加載試驗(如圖3)。
[0014]如圖4所示，試件支撐底部橫梁(6)同樣設計為中空結構，由28?32mm厚的板料焊接而成，上下板面上焊有加強板(7)，加強板(7)厚度為18?22mm，高度為50?60mm，用來增加底部橫梁的側向彎曲強度。橫梁底部與反力框架采用M24高強度螺釘連接，上部液壓千斤頂施加到試件上的力通過橫梁傳遞到反力框架上，形成環(huán)形封閉式受力形式來增強整體的受力穩(wěn)定性能。底部橫梁設計承受荷載約為500T，能夠完全滿足實驗所需強度。試件為梯形或拱形結構時需要將可移動墊板(8)放在橫梁端面，讓試件底部作用在橫梁端面上，試件頂部的荷載才能傳遞到橫梁如果做環(huán)形受力試件試驗時，只需將可移動墊板(8)移除，使環(huán)形試件放在橫梁上下端板內側，橫梁底部的千斤頂施加到環(huán)形試件上即可。橫梁設計成中空結構的優(yōu)點在于橫梁底部的千斤頂可以穿過橫梁，在不拆卸橫梁的情況下便可實現(xiàn)環(huán)形試件的加載。
【主權項】
1.一種可適應不同形狀巷道支架的試驗臺結構框架，其特征在于:該結構框架為20個液壓千斤頂加載的全封閉、臥式圓形結構，主要由反力框架、試件支撐底部橫梁和外圍混凝土圈梁三大部分組成。反力框架為22等邊形中空結構，液壓千斤頂通過連接銷軸內置于反力框架中，通過一定幅度擺動來實現(xiàn)水平方向上的加載角度的變換，從而適應對全封閉，拱形、梯形及斜矩形等各種形狀斷面的支架加載試驗。試件支撐底部橫梁同樣設計為中空結構，端面安設可移動墊板，可在不拆卸橫梁的情況下完成對全封閉支架試件的加載測驗。外圈混凝土圈梁由鋼筋混凝土澆筑而成，用來承受反力框架傳遞來的多余荷載。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種可適應不同形狀巷道支架的試驗臺框架結構，其特征在于:試件支撐底部橫梁設計為中空結構，由28?32mm厚的板料焊接而成，上下板面上焊有加強板，加強板厚度為18?22mm，高度為50?60mm，用來增加底部橫梁的側向彎曲強度。底部橫梁設計承受荷載約為500T。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種可適應不同形狀巷道支架的試驗臺框架結構，其特征在于:內置的液壓千斤頂通過連接銷軸和反力框架連接在一起，連接銷軸的直徑Φ=60?70mm，材料為40CrA，許用剪切強度為7000?9000Kg/cm2，每個液壓千斤頂通過一定幅度擺動來實現(xiàn)水平方向上加載角度的變換，單向可擺動角度范圍O?15°，可實現(xiàn)對全封閉，拱形、梯形及斜矩形等各種異形斷面形狀支架的加載試驗。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可適應不同形狀巷道支架的試驗臺結構框架，該結構框架為20個液壓千斤頂加載的全封閉、臥式圓形結構，主要由反力框架、試件支撐底部橫梁和外圍混凝土圈梁三大部分組成。反力框架為22等邊形中空結構，液壓千斤頂通過連接銷軸內置于反力框架中，通過一定幅度擺動來實現(xiàn)水平方向上的加載角度的變換，從而適應于全封閉、拱形、梯形及斜矩形等各種形狀斷面的支架加載試驗。試件支撐底部橫梁同樣設計為中空結構，端面安設可移動墊板，可在不拆卸橫梁的情況下完成對全封閉支架試件的加載測驗。外圈混凝土圈梁由鋼筋混凝土澆筑而成，用來承受反力框架傳遞來的多余荷載。該結構框架構造簡單，可適應不同形狀巷道支架的加載試驗，擴大了試驗臺加載對象的范圍，對巷道支架試驗臺的發(fā)展及異形斷面巷道支架力學性能的檢測具有重要的現(xiàn)實意義。
【IPC分類】G01M13-00
【公開號】CN104880301
【申請?zhí)枴緾N201410077272
【發(fā)明人】李學華, 姚強嶺, 曹曉雨, 瞿群迪, 王洪武, 劉春橋
【申請人】中國礦業(yè)大學, 神華烏海能源有限責任公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2014年2月27日