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申请/专利权人：辽宁工程技术大学

摘要：本发明提供一种玻璃纤维锚杆胶结连接套管的壁厚设计方法，涉及锚杆支护工程技术领域。该方法通过采用弹性力学求解玻璃纤维锚杆胶结连接套管的套管壁厚，再通过材料力学强度理论进行强度验算，从而设计合理的玻璃纤维锚杆胶结连接套管的套管壁厚。本发明能够客观地开展玻璃纤维锚杆胶结连接套管的壁厚设计，保证玻璃纤维锚杆连接的安全性，降低连接套管初步设计中的试验数量，满足锚杆设计强度要求，提高施工效率，降低玻璃纤维锚杆的工程建设成本。

主权项：1.一种玻璃纤维锚杆胶结连接套管的壁厚设计方法，其特征在于：采用弹性力学求解玻璃纤维锚杆胶结连接套管的套管壁厚，再通过材料力学强度理论进行强度验算，具体方法如下：设套管壁厚的极坐标应力函数为公式1： 其中，φ为应力函数，ρ为原点O到计算点M间的向径长度，为原点O到计算点M间向径与X轴的夹角；A、B、C、D为应力函数待定系数；应力函数的直角坐标系表达式为公式8： 其中，x、y为计算点M的X轴、Y轴坐标；套管轴对称平面的σx、σy、τxy应力分别为公式14、公式15和公式16： 其中，σx为M点在X轴方向的正应力；σy为M点在Y轴方向的正应力；τxy为M点在XOY平面的剪应力；根据边界条件，求得应力函数待定系数A、B、C、D为公式21： 其中，P为锚杆的拉力，r1为套管内径，r2为套管外径，τ为胶体与套管内壁的剪切强度；套管应力σx、σy、τxy的应力解为公式22、公式23、公式24： 在套管中杆体的连接位置，两根杆体对接，在套管外表面处的坐标为：x＝0，y＝r1；套管应力为公式25： 从公式25中的σx推导出r2为公式26： 在连接套管传力过程中，玻璃纤维锚杆杆体-胶体-套管处于共同工作，在两根杆体的连接处，杆体所受外荷载传递给套管，X轴方向处于单位面接上的静力平衡状态，认为杆体应力全部作用于套管，即为玻璃纤维杆体-胶体的平均应力，为套管的平均应力，套管外径r2表示为公式27： 其中，E杆为杆体弹性模量，εu杆为杆体极限线应变；因此，套管壁厚t通过公式28计算，t＝r2-r128其中，t为套管的壁厚；当选择玻璃纤维杆体直径和胶层厚度后，确定r1；由公式27计算套管外径r2值，并采用公式28计算套管壁厚；在计算套管壁厚后，选择套管至少三个截面的外径点位置y＝r2，验算套管轴线方向的抗拉强度X轴方向和套管径向强度Y轴方向满足公式29和公式30，保证形成应力桥使得杆体荷载通过套管的传递， 其中：[σ]为所用套管材料极限抗拉强度；[σ′]为所用套管材料屈服强度。

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