Файл: Булычев, Н. С. Расчет крепи капитальных горных выработок.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 214
Скачиваний: 0
D f = D f [{g ff - kH f-% |
g f = F L _ L • |
|
Ci — 1 |
Условия контакта без трения. Если |
слои Si и S i+1 могут сво |
бодно, без трения, скользить один по другому, условия на контакте Ц будут следующие:
иа) = и(г+1); тш = о ПрИ r — |
(19.7) |
Подставим в эти условия выражения для радиальных перемеще ний одиночного кольца (18.51) и (18.53), изменим индексы примени тельно к слоям S[ и Si+X- После преобразований получим следующее уравнение:
|
p f A f |
= Рь+1)В (к1+1) - q(hi+1)M (hi+1) ■- |
|
- q tf-vpp , |
(19.8) |
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A f |
= 2/c2cf+x2 + k g f " (1 + |
c&) -r ^ i+1) (eft - |
1) - |
|
|||
- 2 D$+» + i f [2k*c? + k g f (cf + 1) - g f |
(cf - 1 ) + 2Df}; |
|||||||
|
|
ВІШ) = c?+1k [k (eft T i) - gli+u (cl+1 г i)]; |
|
|||||
|
Mhi+1) = eft [k (c?*x+ |
1) - IF (eft - 1 ) |
+ |
2gfti+1)cffl]; |
|
|||
|
N f = x fc t* k [k (cf + |
1) + |
^ iJ (с? -г 1)] = % fB fcJ2; |
|
||||
|
F f = % f ^ 2№ (c?‘ - |
1 ) i - /с (c?fe |
+ |
1 ) gf}+ 2. |
|
|||
Для равномерной нагрузки |
(к = |
0) условие на контакте значения |
||||||
не имеет и остается справедливым соотношение (19.4). При |
к = 1 |
|||||||
в силу |
равенства (18.5) |
|
|
|
|
|
(19.9) |
|
|
|
p f = 0. |
|
|
|
|||
|
|
Коэффициенты передачи нагрузок, |
|
|
||||
|
приложенных к наружному контуру кольца |
|
||||||
Рассмотрим случай, когда внутренний контур составного кольца |
||||||||
свободен от напряжений, а на контуре Ьп |
заданы |
нагрузки р {п) |
||||||
и q{n\ |
представленные рядами Фурье. Зависимость коэффициентов |
|||||||
разложения рядов, определяющую напряжения на |
контактах Lt |
|||||||
и Ьі+1, можно представить в виде: |
|
|
|
|
|
|||
|
|
p f = p (oi+1)K f ; |
|
|
|
|
||
|
|
p f = рРш К “>№) + q f " K f VA)\ |
|
(19.10) |
q f = q f 1)K $ {h)+ p f " K f (h).
162
Коэффициенты К [г). (fe) определяют передачу усилий от наружных слоев к внутренним, и поэтому в дальнейшем будем называть их
коэффициентами передачи нагрузок.
На основании выражений (19.10) нетрудно получить зависимость между коэффициентами разложения, характеризующими условия на контактах Li„1 и Li+ 1:
Ро~ѵ = Р о +1)К о~и К 01);(
pt u = Pki+1) [K%%Kfp (h) -I- K%\lyK% (ft)] +
qt u = qV+1' [KfcfaKftM -\-K $\hK%(ft)] -!
*Pii+1) [ В Д іЛ Ѵ ) - KfcfaK“} w ).
Подставив выражения (19.10) и (19.11) в уравнения (19.4) и (19.5), определим коэффициенты передачи нагрузок при к = 0 и к = 1:
'(г) . |
|
сЙт |
(19.12) |
Ко |
і + |
2DU И ) + Х<£>( C f - |
|
|
2DU)) - K U - D y U ) ’ |
||
|
' 1 + |
tri |
(19.12) |
|
|
||
|
Z W • 1) + x(0 (cf— DU)) —К U-VyU)ci • |
При к 2 коэффициенты передачи нагрузок при полном контакте между слоями определяются из системы уравнений:
|
гжі) |
г„' (і) |
|
А рр |
(/г) I CCk |
- |
(A) fßii(i) - |
й'(і-і) 1 ' (і) |
jzii—i) |
(i)i |
D-pp(k)Kk - |
■ft-qp (k)Pft |
i |
ш - В Д )|ік Ш1= Yft(i+1);
|
|
(k) [r4„(i) — A p p le tш -- А #Г $К (І,1— |
|
|||||||
|
- K ß w |
+ |
KfcfakZ“*- |
|
(i)] = Yv i+1); |
(19.14) |
||||
|
K |
lq q ( k ) |
[ßi |
|
W |
* H) - |
K f c & p k |
<{)] - |
|
|
|
- Kpq (к) K ci)- |
аг^ |
ц ^ + а & - М ш] = -6fe(i+1); |
|||||||
|
A # (*) [ßfe(i) + |
A«-fobZ"> - |
K g - f a y . 1 |
(i>] - |
|
|||||
|
- K p q |
(*) [Oft (i) -- А “"И)?.; (i>-f K |
f c l h p k |
(i)] = - 6; (i+1). |
||||||
Е сл и |
н а контакте |
L l |
им еется |
возм ож ность |
свободного |
п роскаль |
||||
зы вания |
слоев |
без |
трения, то |
коэффициенты |
передачи |
н агр узок |
||||
И * |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
163 |
определяются после |
подстановки |
соотношений (19.10) и (19.11) |
|||
в уравнения (19.8). В результате получим: |
|||||
А'(і) |
|
|
В<А+1> |
||
Л Ч ) _ і ( ( і - 1) |
м ( і) -I- /(’(г-1) p ü ) |
||||
РР (ft) |
|||||
|
y l k |
* p p ( h ) l y h |
1 Л q p ( h f k |
||
К Ш |
|
|
Міі+1) |
||
: |
|
|
(19.J5) |
||
PQ (ft) |
|
|
|
||
|
г^(г) |
|
(ft) ~ |
0- |
|
|
A,qq (ft) |
|
Выражения (19.12) — (19.15) являются рекурентными соотноше ниями, позволяющими вычислить последовательно все значения коэффициентов передачи нагрузок для гс-слойного кольца, начиная с контакта Ь г, причем на контуре Ь 0 значения Кі0). (А) = 0. Зная коэффициенты передачи нагрузок, нетрудно определить компоненты напряжений на контактах слоев по формулам (19.19). Вычисления производятся в обратном порядке, начиная с контакта Ln_x.
Коэффициенты передачи нагрузок, приложенных к внутреннему контуру кольца
Рассмотрим случай, когда внешний контур Ьп составного кольца свободен от напряжений, а на внутреннем — Ь 0 заданы напряжения
р {0), |
g(0), представленные рядами Фурье. Зависимость между |
ко |
|
эффициентами разложения нагрузок |
в ряды (19.1) на контурах |
Lt |
|
и |
! в этом случае можно представить в виде: |
|
|
|
^(І) __ j-(i-l) JS* (і). |
|
|
|
Р0 —Р0 |
Ао 7 |
|
|
рР - |
(19.16) |
Коэффициенты К* '^определяют передачу усилий от внутренних
слоев к наружным. |
На основании |
выражений (19.16) на контакте |
|||||||
L1+ 1 |
имеем: |
|
(І-1) |^* (i) |
Kl (г+1) |
|
|
|||
|
„(І+1) |
|
IZ* |
( t) IZ* {І+1) 1 |
|||||
|
Ph |
|
Pk |
PP (ft) |
РР (ft) |
|
App (ft)App (ft) J |
||
|
|
( i - l) г rz* (i) „ iz* (i+l) |
|
i_ |
iz* (»). |
V* |
|||
|
|
(Ik |
lÄgg (ft)App (ft) |
“Гft-и (ft)App (ft) J> |
|||||
|
|
|
. . (i -l ) t V-* (i) |
iz* (i+l) |
|
|
(19.17) |
||
|
i + l ) |
— |
|
* K* (i)- |
|||||
|
' (Jh |
4 k |
tP+qq (k)Jlqq (ft) |
|
|
Г ftp? |
\\)к;р%у) + |
||
|
|
_ ( i - l ) |
r jz* (i) IZ* (i+1 ) 1 |
|
iz* (i) |
iz* (i+l).. I |
|||
|
|
Pk |
LApp (ft)App (ft) |
|
i' App (ft)App (ft) |
Подставляя выражения (19.16) и (19.17) в уравнения (19.4)— (19.6), найдем коэффициенты передачи нагрузок при полном контакте слоев:
|
|
Хо£) |
(19.18) |
|
1 + |
20<£+1) + |
Хо( ° (Cc - 2 D ^ ) ~ К * <£кl>cf+1 |
||
|
||||
______________ Xpci____________ . |
(19.19) |
|||
l + |
Z)<£+1) + |
X<£ )( p ? - Z > < £,) - < (£+1)c?f i ’ |
||
|
164
) __ zz* (i+ i) v ' ( i + n A p p (ft) у ft
I |
" |
zz* |
( i + D S ' (i+ i) |
I |
J |
1 |
Л |
qp (ft) Oft |
|
- |
A'Jp'U) [ßft а ,~ |
A/г*pqЧіРѵі(ft) Yft <i+1) |
Aл’*W(і(ft)+.х,лOft; ('+i) II |
1'Aft(г)., |
|
||||||||||||||
|
С |
і і ) і “ і й’ — |
zz* |
( i + l ) . , " |
( i+ i) |
; |
zz* |
(i+l)A " |
( i+ l ) i |
|
|
|
|||||||
|
Л р р ( й ) |
Yft |
|
r Ä « p ( f t ) 4 |
|
|
|
|
|
||||||||||
K P%)[$h{l) |
ZZ* ( i + l ) . / ' |
(i+ l) |
zz* |
|
( i+ D V ' |
(1 + 1 ) 1 |
i " |
(i). |
, |
(19.20) |
|||||||||
A p g |
Yft |
|
|
Л р р |
(ft) Oft |
) |
- A ft |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
zz* |
i + l |
. , ' |
( i+ l) |
|
zz* |
i+ l) ) !' |
( i + l ) | |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Äpp(ft)Yft |
|
— Äw(ft) |
Oft |
|
j — |
|
|
|
|||||
zz* |
( i > |
[ Ж ( i> |
— |
ZZ* ( i+ iV ,: (i+ l) |
! |
zz* |
(i+ D X ' |
(i+ l) 1 _ |
Uft |
|
|
||||||||
A p |
9 (ft)iaft |
|
л pp (ft) |
yft |
|
- pApp(ft)Oft |
|
| |
|
|
|||||||||
|
zz* |
(i) |
rft" (i) |
I |
zz* |
( i + l ) . / ' (i+ l) |
I |
zz* |
(i + l ) X" |
(i+ l) |
I |
|
|
|
|||||
|
A p p (ft) |
IPft |
I |
A pq (ft) |
Yft |
|
“Г A p p |
(ft) |
Oft |
|
J — |
|
|
|
|||||
я ;?(!io [a ;ш - |
В Д +*Уѵ£(i+1) + К*Р%УЫ (i+1> ] |
- - |
ml1 |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(*55= 2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При возможности свободного проскальзывания слоев на контакте имеем:
ZZ* ( і )
App (ft) — ■
Apt?j s * ( i(k) __
—
iV<i>
Л ( і ) |
__Л7* |
(і+1) д ( і + і ) 4 - |
к * ( i + D M ( i + l ) |
* |
|
/vk |
^рр(к)ик |
'^qp(k)Mh |
|
||
|
|
n i} |
|
(19.21) |
|
.1 ( i ) __A |
* (i+l) h (i + l ) |
|
A'* <i+ l ) i f (i + l ) |
’ |
|
' *ft |
n pp (ft) /3ft |
|
Г Л рр (ft) -Uft |
|
(pp (ft): K*qp% = 0. (A ^ 2 ) .
Коэффициент передачи равномерных нагрузок и в этом случае ха рактеризуется выражением (19.18).
Выражения (19.18) — (19.21) также являются рекурентными, по зволяющими вычислить последовательно все значения коэффициен
тов передачи нагрузок, |
начиная с контакта Ьп_г, причем на контуре |
|
Ln значения |
= |
0. |
Напряжения на контактах слоев определяются по формулам (19.16) в обратном порядке, начиная с контакта Ь у.
Другие случаи расчета кольца
В случае одновременного задания нагрузок на внутреннем Ь 0 и наружном Ln контурах составного кольца определение напряжений на контактах слоев производится в изложенном выше порядке от
дельно для каждой |
из нагрузок, после чего напряжения на одно |
||
именных контактах |
суммируются: |
|
|
p(i)=pV)(pWt <7(0))+ |
р(1) (р("), |
<?(п)); |
|
q (i) = qU) ( р ( ° ) , g<°>) — |
q(D (р< п >, |
(19.22) |
|
g (n)) . |
165
В случае, когда граничные условия на контуре Ьп заданы в переме щениях:
00 |
|
/(«) Vи Г cos АѲ; |
|
|
(19.23) |
,(П) — У |
sill АѲ, |
h = l |
|
задача легко сводігтся к изложенному выше решению с помощью следующих соотношений:
|
р Г |
|
4.4 n,GnD p > _ . |
(19.241 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
р Г {(к -• ■і П с - * - |
|
- K f i r f o k k (П) ч- * |
- |
||||||
- qj?> {clk (к+ 2 - g n |
- D |
r -7- K % ~ m т - В Д К (П)} = |
|||||||
|
= # ^ А -Л )(и Г + і ; П ^ ^ |
(19.25) |
|||||||
|
tin |
|
е Ч п - і ; " (п) |
|
TStn-iy " |
||||
|
р Г {Ас2Ч -£ іГ -~ Я Г - |
! |
(л) -і |
||||||
|
'Лрр(й)Л£ |
|
~t |
Л<7р (fe)Pfe |
} |
||||
■ |
{*Г - (А- - |
2) ctf |
n r |
+ |
|
№) - K ^ Y k m ) |
|||
|
Rn ( к - 1 ) ( и Г - v r( ) G nD r |
|
( k ^ 2 ) . |
|
|||||
Если на |
внутреннем |
контуре |
L 0 |
заданы |
перемещения |
||||
|
м<0) = 2 |
иГ |
cos А’Ѳ; |
f <0) ~ |
2 |
ѴГ sin АѲ, |
(19.2,'») |
||
|
k |
|
|
|
h |
|
|
|
то переход к напряжениям осуществляется с помощью следующих соотношений:
|
„(о) _____________*"о |
|
_________. |
|
(19.27) |
|||
|
/0 |
/і0 (1 -т |
|
—А'о (1)с2) » |
|
|
||
рГ {A-cf-2 + ^> |
т- n r - K * p<\l)Yk(V |
|
|
б^С1,} -дГ {(А + |
2)ср-2- |
|||
- |
gfc1’ - |
ßfc“ ч- |
|
- |
K*m% ß kш} |
|
|
|
|
- |
--2 -(/c-t-l)(ur, -!-40,)G1^ 1); |
|
(19.28) |
||||
|
|
Ч_ П(11_ £'-*С1) |
„"Ш |
_£-* Ш б'/(1) |
|
|||
/Г { с Г 2 (к - с ^ ) - д*” |
к и ш |
ш |
- к ; р Щ vh - |
} |
|
|||
- qP {с»‘-2 (2 - А -rgP’d) - D P У |
|
|
1ш - К*яч% ы (1’} = |
|||||
|
= |
f 0(А-- 1)(40) |
ѵр) GtDP. |
|
|
В заключение рассмотрим случай предварительного напряжения слоев составного кольца. Пусть по контакту Ц сборка колец произ водится с начальным напряжением вследствие того, что внешний
радиус слоя St и внутренний радиус слоя Si+l несколько не |
соответ |
ствуют друг другу, а именно |
|
Rp _ R^ =8. |
(19.29) |
166