采动区框架结构建筑物稳定机理研究

夏军武，中国矿业大学力学与建筑工程学院教授、博士生导师、工学博士，国家一级注册结构工程师，国家注册监理工程师，教育部新世纪优秀人才，江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师，江苏省“333”高层次人才。主要从事采动区建筑物保护、钢结构、钢与混凝土组合结构等方面的教学与科研工作。现任江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室主任，江苏省妇女代表大会执行委员，徐州市政协委员，中国煤炭学会矿山地面建筑分会副主任，中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会理事会理事和教学委员会委员，全国结构计算专业委员会委员。作为高级访问学者，分别于2005年、2011年前往英国和美国进行学术交流。2100433B

《采动区框架结构建筑物稳定机理研究》围绕采动区钢框架结构建筑物稳定的问题，建立了地基、基础、钢框架结构共同作用的力学模型，并应用该模型研究分析，得到了地下采煤工作面采动过程中钢框架结构建筑物的变形规律、内力变化规律及主要因素的影响规律。为研究采动区上方合理的钢框架结构形式、基础形式及建筑物抗变形能力提供了理论依据。通过扰动地基与基础界面力学试验、平面钢框架试验和钢框架结构三维有限元计算，研究了建筑物位于采动地表下沉盆地的不同位置、地基力学参数、基础形式、上部结构刚度和上部结构形式对钢框架结构建筑物稳定的影响规律；研究了钢框架结构建筑物的稳定机理，为采动区上方建筑物的设计、加固和控制地表变形的地下开采方法提供了理论依据。

《采动区框架结构建筑物稳定机理研究》可供从事矿山开采沉陷与治理、建筑工程等专业的科研、设计、工程技术人员以及高等院校教师和研究生参考。

开发利用地下开采引起的地表变形区作为建筑用地，可有效缓解土地资源紧张、避免村庄迁移等社会问题，实现煤炭生产与环境保护协调发展，具有重要的社会意义。为保证采动区不稳定地基上建筑物安全稳定，需要解决以下理论问题：采动区地表变形对上部结构的作用机理；地表变形引起建筑物整体失稳的破坏机理；建筑物承受地表变形的极限能力等。因此，本课题以采动地表移动最新研究成果为基础，揭示采动区动态地表变形对框架结构建筑物的 2100433B

我国煤炭开采已造成100多万公顷地表塌陷、每年还以6万多公顷的速度增加，在地表塌陷过程中引起地面建筑物、桥梁等地基基础和上部结构破坏、影响正常使用甚至引发安全事故。本课题针对采动区桥体结构整体稳定开展四个方面的研究：（1）采动区地表变形引起的桥体基础或地基土压力的变化规律，建立采动区桥体的应力边界；（2）研究采动区地基与桥体结构之间载荷、变形的传递规律，建立采动区浸水地基-桥体结构界面力学模型；（3）建立采动区地基-桥体结构协同作用力学模型，揭示采动区动态地表变形引起的桥体结构附加内力和附加变形的演化规律；（4）研究采动区桥体结构整体稳定的关键影响因素，揭示采动区桥体结构关键部位和整体稳定的机理。该项目的研究为评价动态地表变形对桥体结构的影响程度、为保证采动区新建及改造桥体结构的安全提供理论依据，具有重要的理论意义和社会效益。