Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Проектирование и расчёт крепи капитальных выработок

..pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
11.93 Mб
Скачать

имеем

- / 1

( - )

фо (о) = — (fliO 2 + 2а2сг

3 +

) (h0+ hi<j +

+

o' (а)

 

 

 

 

+hnO+h-1o-1+h„2o-2+

 

л—2

 

 

)= —62Е АксР—Е A-ka~k.

 

 

k=0

k=\

(7.44)

 

 

 

 

Коэффициенты при положительных степенях а имеют вид:

А о = ахЛ2 + 2a2h3+

+ (п— 1) а„_Д, =

л—1

£ v<»A+i.

 

 

V=1

 

 

л—2

i4i = c A + 2а2Л4 +

+ (n—2) a„_2/i„ =

XI vaA+2.

 

 

V=1

 

 

(7.45)

 

 

 

j4n_2 — flifin— 2

VOyhy+n—l-

 

 

 

В общем виде

 

 

V=1

 

 

 

 

n-(H-l)

 

 

 

 

 

A k =

 

 

 

 

 

£

vav/iv+ft+1

(*=1, 2,

n —2).

(7.46)

 

 

V=1

 

 

 

 

 

 

Коэффициенты

при

отрицательных степенях а

П

 

 

Л_1 =

cLihi -)- 2a2ft2 -|- За3Л3 Т-

-I- ticinhn=

v#v/zv,

 

Е

 

 

 

 

 

 

 

v= l

 

 

 

 

 

 

 

-f- (/2 -f“ 1) an+\hn=

л-fl

 

Л_2 =

2^2^! -f- 3#3/l2 -f-

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

v= 1

 

Л_з =

ciih—i -f- 2a2ft0 "T 3#3/zi -f-

-f- (я -f- 2) cin+vhn

(7.47)

 

 

 

 

л+2

 

 

 

 

 

 

 

 

= E VOv/lv-2.

 

 

 

 

 

 

V=1

 

 

 

 

 

В общем виде

 

л+Л-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^4-л = Е

^vAv-Hl1

 

 

(7.48)

 

 

 

V=1

 

 

 

 

 

Тогда, учитывая (7.44), имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

da

 

 

 

 

 

2ш*

 

 

 

 

 

Ё A -k\~ k

при

|

вне Г,

k = \

 

 

 

л -2

 

 

 

—б2 Z

при

|

внутри Г.

к

 

 

 

Подставив значения интеграла (7.49) в формулы (7.37), (7.38), по­ лучим

Рг( — ) = ( - |- ) —^ 2 Z Q^4*1*+ db0—Со------ <7*1* +

 

1—А,

(7.50)

5 ,

 

1—X

Z

(7.51)

 

2

k=\£

J

 

Из

условия (7.23) получим

 

 

 

 

- / 1

 

- /

1

 

 

со

 

Ч>|(6) = я р о ( у ) + /

фо (£)+% (!)

 

 

®'©

 

со'®

-

А , (5) = я ц , [ у ) + ' [ — 6 *

Л »1 * + 6 « + - J Р ' ( у ) - - J - +

 

 

 

- / 1

 

 

 

 

со (т)

 

 

 

 

Ш'Ю

 

 

- “Н Ч 6-Ф®*)

1—X

 

- - 4 ^ {-L z f h- 1

, -

Ххб) •

(7.52)

Подставив (7.29), (7.50), (7.52) в граничное

условие (7-25), имеем

Pi ^ д1 ^ 4~ <Фо (

 

+

-Цг^- Z qkRTkok +

RT'o +

X

2 ft“ i

 

(O' (/?xa)

 

X 9 1 ( R i ° ) + S f o ( - ^ - ) - И * E 0

+ № « + - 7 p i ( - ^ 7 ) -

- - dU + -42 ^ (V

d

R' V_I - x . ft=lt

/ -

_ “4 ^ ( ± ^

Li ' , ^ r*a_ft_KiRi(r) ==o-

(?-53)

Учитывая формулы (7.28), (7.30) и приводя подобные члены, по­ лучим

 

Zck (tf + 4- ЯГ*)*"* +

Z a* (</?r*+s/?i)а*-

 

k=\i \

d

J

 

A=i

 

 

 

 

 

 

 

 

- r R

Л

г /

1

 

- 6 , Е

4»(<«Г*+«!) 0*+ ».+

» (—

) - 5( ^ -Г)

 

 

^

co'ш

У

11,; Фх (а д =

k=o

 

 

 

 

 

(Rio)

 

 

 

1+Я [ 1 , 9. (RT* + X1R1) o* -

 

 

R f1®-1] -

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1— Я [(R r'+ x iR i)® —

i ^ - j j a R T

V * ] -

(7.54)

 

 

 

 

 

5 ( ,А Л _ г ( - L - )

 

Для

рассмотрения

выражения

— ^ а

---------^ 1<т '

ф! (Rio)

запишем

вытекающую

из (7.50)

формулу

и' (Л)а)

 

 

 

 

 

 

 

п—2

 

 

 

 

 

 

Рг (6) = йр0 ® - d 6 t Z Л*6"‘ + dbo-Co -

-±±±- Z <7аГ

Ч

 

 

 

л=о

 

 

 

2

л=1

 

 

 

 

1 - Я

S - 1.

 

 

(7.55)

 

 

 

 

 

 

 

Тогда, учитывая

(7.28) — (7.30),

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п—2

 

 

 

ф! (Rio) = Р\ (ад ) + <Ф; ( а д

+

d62ZМаЯГ*-1*-*-1+

 

 

 

 

 

 

Л = 0

 

 

 

 

2

Z kqkRVk~lo - k~l ---- ^ Г2а - 2 •

 

(7.56)

 

А = 1

 

 

2

 

 

Исходя из представления (7.39), имеем

 

 

 

 

“Ы г)

Z А*Я? 0*+ Z Л-*ЯГ*оГ*

(7.57)

 

ш

(Д10)

А=о

 

 

*=1

 

 

 

Аналогично представим

 

 

,

= £

h'kGk+ £ fi-kO ,

со (Rio)

*=о

ft=i

где коэффициенты Л*, /lift определяются по полученным делением многочлена на многочлен рекуррентным формулам

 

Я—(ft+1)

___

 

 

hk = <7*/?i к +

2

v<7v/?i v '/iv+ft+i (k = n , t t — 1,

.

0),

 

V=1

<7o =

0

 

 

 

 

 

 

 

 

(7.59)

h—ft — ^kRi 4" 2 Vtfvtfi /ц»—ft+i (&— 1» 2,

c»).

V=1

 

 

(7.60)

Обозначив

 

= R i % h { (i = — oo,

0, 1,

n), (7.61)

имеем

 

 

^ °

©

... ,

^ = E

+ E

 

* (7.62)

 

(/?lCT)

ft=0

ft=l

 

 

Умножим (7.62) на (7.56) почленно. Для первого слагаемого

(7.56) имеем

 

 

 

 

 

 

 

соГ-^i-') — ®(—^— 'l

 

 

 

 

 

P\(Ria)

 

.Г ^

+

2с2/?хст+

3c3/? i0 2 +

)(w 0 4-

0)' (7?iO)

 

 

 

 

 

4*WiRiCf 4-

+

Дол/?"<*"-Ь i/?i lo

14~

 

+

 

2or 2 +

) =£ Bft</+EM—k

(7.63)

 

 

 

 

fe=0

k = l

 

 

Коэффициенты при положительных степенях о

 

 

Во = CIWQ-f- 2^2^—! -f- 3CQW—2+

= £ vcv^x- v.

(7.64)

 

 

 

 

 

V=1

 

 

 

 

 

 

 

 

oo

 

Bi = CiWiRi - f - 2c&>0Ri

3c$W-.iRi ~ b

= # i

£ w vay2_v

 

 

 

 

 

 

V=1

 

В общем виде

oo

fift = R\ £ ^ v » * - v+ A - v -

(7.65)

V=1

 

Коэффициенты при отрицательных степенях

а

oo

B—i = CxW-iRi 1+ 2czW-zR\ 1+

= RT1Z wvtiy_v,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

oo

 

 

В—2 = CiW^zRl

 

-I- 2с2щ_3 R1 ”4'

 

=лг2Е vcv®-v-i'

(7.66)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V=1

 

 

В общем виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B -k = R\ k Z

vcva»_v_*+1.

 

 

(7.67)

 

 

 

 

 

 

V=1

 

 

 

 

Для второго

слагаемого

имеем

 

 

 

 

 

- Y

Я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к a j

v

 

 

 

 

- ( « . « Л ’ Ч а д Л -1 +

 

<о' (#iff)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

) (w0 + WiRtf +W2RW+

 

+ wnRlo

l о -4-

 

 

 

 

 

 

 

п —2

 

 

 

+W2 RT2 O- 2

+

) = -

62 Z

Ckak-

Z C-ko-k.(7.68)

 

 

 

 

 

 

 

ft=0

ft=l

 

 

Выпишем коэффициенты при положительных степенях а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П—1

 

 

Со= ахш2 + 2а2а»з +

 

+ (п — 1) ап_ i wn = Z Wv^v+x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V=1

 

 

Ci 0>I WQRI -(- 2d2w^Ri -)-

 

 

 

 

n—2

 

 

 

+ {n— 2) CLn-WnRi = Ri S

W ^v +2»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V=1

 

(7.69)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Cn—2 = cii^nRi

R\ Z

vdvWy+(n—1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V=1

 

 

 

В общем виде

n-(ft+l)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ck — -^1 Z

^^V^V+^+l

— 0» 1»

n- 2).

(7.70)

 

 

V=1

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициенты при отрицательных степенях

 

 

 

C_i =

v-l .

n__ n -l

 

+

nanwnR\1 = R\1 Z

vavoyv,

aiWxR\1 +

2

a2 w2 R\1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V=1

 

C _ _ 2

CLI WQR \

- f - 2CL2WI R \

- f -

—1— ( / i — 1 )

dn +iWnR \

 

 

 

 

 

 

_

n+{

vava>v_1(

 

 

 

 

 

 

 

 

= R i 2 Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V=1

 

 

i—3

 

С_з —

 

J

2a2c^o^i

“b

 

 

 

 

 

+ (л -|- 2) #л+2^л^?113=

 

 

 

 

 

 

 

rt+ 2

 

 

 

 

(7.71)

 

 

 

 

 

= ЯГ3 Z

VOvQyv.2,

 

 

 

 

 

 

 

 

v=l

 

 

 

 

 

157

С-п Cl^W—л+2^1

4" 2ci2W—п+з$\

( п 1 ) йп+iW0R\ -f“

 

 

 

 

 

 

 

 

2л— 1

 

+

 

+ (2л — 1) ci(2n-i)RTnWn = RTn Z

Vflva;v_ n+1.

В общем виде

 

 

 

 

 

v = l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C -k= RVk

Z

vava;v_A+1.

 

(7.72)

 

 

 

 

 

 

V = 1

 

 

 

 

Для третьего слагаемого выражения (7.56) имеем

 

-

/

Ri

 

 

 

 

 

 

 

 

со

1

-

Ч

- b )

V

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

со' ( R t f )

k= 0

 

 

 

 

 

2A2R\ 3(Т 3 4"

+ {п— 2) Ап—г*?

*

0 (^о 4" ttJi/?icr 4"

+

 

 

4" ДОл/??оп 4"^-i^i

1(*

?Г2гт-2.

) =

 

 

4~w—^R1zo

24-

 

 

 

 

л—2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“ « • Е

Дю*+ £ £ -* < * -* •

 

(7.73)

 

 

 

 

Л=0

 

Лс=1

 

 

 

Коэффициенты при

положительных

степенях

а

имеют вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л—2

 

■Do = ^1^2 4“2Л2^3 4"

4“(Л

2) Лл-2^л-1= Z V^v^v+l,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V=1

 

Di = A1 W3 R1 4“2Aw^Rx4-

 

4" (я— 2) An—zWnRi

 

 

 

 

 

л—2

 

 

 

 

 

 

 

 

= /?1 E

V /l^+ 2,

 

 

 

 

 

 

 

 

V=1

 

 

 

(7.74)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dn—2==

—/?i

Z Vi4vo;v+«-i-

 

В общей

форме

 

 

 

V=1

 

 

 

 

л—2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А>= Z

v ^ vtiyv+1,

 

 

 

 

 

 

rt-(H-l)

V=1

 

 

 

 

 

£* = £?

 

(/5= 1,2,

 

n —2). (7.75)

E

Vy4vnyv+fe+1

 

 

 

 

V=1

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициенты при отрицательных степенях а:

 

 

D__x=

 

4-2i42^2^i

4"

 

4~ {я2) An_2R\

Wn— 2

 

 

 

 

 

л-2

 

 

 

 

 

 

 

 

==

 

I vAyjWyy

 

 

 

D_2 — у4хС(Уо^1 + 2A 2WXR\

4~

 

+ (п— 2) An„2R\

Wri—з

 

 

 

 

 

л—2

 

 

 

(7.76)

 

 

 

 

= RT2 Е

v/4vDyv_1(

 

 

V = 1

D —g — A jW —if^i - \ - 2 A 2W 0R I -|--f- {it2 ) A n- i R i Wn—t

n—2

 

 

 

=RT3Z vAjUv-ъ

 

 

 

 

 

 

 

V=1

 

 

 

 

В общем виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П—2

 

 

 

(7.77)

 

 

D_k = Ri*62 Z

V/4va)v_ft+1.

 

 

 

 

 

V—1

 

 

 

 

Далее

рассмотрим произведение

 

 

 

 

S(-^ )-5(^r)

v

 

 

r V

2 + 2q2RV3a - 3 +

 

or (A Ia)

 

Z kqKRTklo - k~l = M

 

 

k=\

 

 

 

 

 

+

+

я?п#Г'1-1ст""'1“"1) (иу0 +

+ w2R W +

+

 

-\-WnR\0 4"W—iR\

 

2Л1 о

4~ •

 

)=

 

 

 

= b2nt 2Fkok + f d F - k ° - k-

 

(7.78)

 

 

 

/г=0

k=\

 

 

 

Коэффициенты при положительных степенях о

п—1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f o = <7I U>2 + 2д 2ш3 +

+ { п — 1) ЯпiW n =

Z

+1»

 

 

 

 

 

 

 

V=1

л—2

Л —QI^SRI

2q2WnRi-f-

 

 

 

 

H-(п—2) qn—iRiWп Ri Z ^/v^v+2?

 

 

 

 

 

 

 

 

v=l

 

 

 

 

 

 

 

 

(7.79)

 

 

Fn_2 = q1wnRi 2 = R I

2Z v^v+n-i-

 

 

 

 

 

 

V=1

 

 

 

В общем виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i7* = 6*+17?i

Л -(*+ 1 )

 

 

(7.80)

 

 

Z

v?viiyv+ft+1.

 

 

 

 

 

V=1

 

 

 

 

Коэффициенты

при

отрицательных

степенях

а

 

П

 

 

 

 

 

 

 

 

F —i — qivuiRi

4~ 2^2^2^I 4~

 

 

~ R\

v=l W7v^v>

 

 

 

 

 

 

 

 

(7.81)

 

 

 

 

 

 

 

 

л

/^-2 =

4~ ^q^\R \ 4“

-\-Ti(jr№n—iR\ ^ R\ 2 V^ V- I *

Таким образом,

п

 

 

F—4= Rl

 

'Wv^v—+1’

 

 

 

 

 

V=1

 

 

Наконец,

 

 

 

 

 

\

° _ /____ \

/ р г 2« - 2

_

У

 

 

 

О)' (Яга)

ЯГ2* - 2

=

Е «btfV-Ч Е ш_*ЯГ*~2 X

 

 

 

k=0

Л = 1

 

 

п—2

 

W—k+tRl *<Т * — 62 2

 

ХОТ

* 2 = б2 Е

tt>A-)-2^lO*+ Е

^*+2^*0* +

 

Л = —2

Л=3• -

 

А=0

 

 

 

+ £ i w-k+*RTko - k

 

(7.83)

С учетом (7.56), (7.63), (7.68), (7.73), (7.78), (7.83) входящее в (7.54) выражение принимает вид

ю / — ) - ш / —!—)

v q L-D ; R— ф!(ад = Е(Ч-tfWA+d8k+1Dk+

 

 

(О (Aid)

 

 

 

ft=o \

 

 

 

 

 

Н---- Y

 

 

А------- ---- ^А+1ДО*+2Я

О* + ^Е ^ А —

+ dD_k+

 

 

 

+

i ±

i f . t - ^ f f l _

t+4(?ri ) a - ‘

 

(7.84)

Подставляя (7.84) в (7.54), имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

£

с* (/tf + ±

ЯГ*) <Г* +

£

ак (tRTk + sR\) ок-

 

оо

 

 

 

 

 

 

оо

t& k + iC k "b d d ft+ iD k ) x

~~ 2

$ k + i A k ( d R \

+//?i) crfe-f- b0 -f- 2

 

*=o

 

 

 

 

 

 

k =o

 

 

 

 

 

X a*+

E

(B -*-/C _*+ dD _*) a-* = -L ± E { £

[8*_Л

( Я г Ч

 

 

*=l

 

 

 

 

 

2

U=o

 

 

 

+ * itf) -

bk+lFky k_ (> _ ft +

 

я Л

а) <*~*]} -

------ 2

[(^ i

' +

KiRi) o — £ Q8k+iWk+iRl ak ---- —^ -*1

 

 

 

X E

^A- I<7*^I *O *— 2

a)_/,+2Ri fca

fc

 

 

 

 

 

 

A=1

 

 

A=1

 

 

 

 

 

 

 

160

Приравнивая в левой и правой частях коэффициенты при оди­ наковых степенях а (исключая случай k = О, который не влияет на напряжения), получим

ск (*• + - J RTk) + B - k- t C . k+ dD_k=

- ±

t ^

^

F_k +

+ h R T l - ^ - ) +

- ^ - (w_k+iRVk + -

^ -

6

k. iqkR r k) ,

 

 

 

 

 

(7.86)

a* (tRTk+ s/tf) - & k+1Ak (dRTk+ IR\) + Bk- t 6 k+1Ck+ d6k+1Dk=

= — ~ — \^k-iQh(Ri k+

xiZ?*] — &k+iF* ] ------- - [(#1 1+

*iRi) A*—

 

—6а+1иу*+2Я*].

 

 

 

(7.87)

Подставляя в (7.86) и (7.87) выражения (7.48), (7.65), (7.67), (7.70), (7.72)," (7.75), (7.77), (7.80), (7.82) и умножая (7.86) на R i, а (7.87) на R~k, 'имеем

 

Ск ( RT + — ) +

Е

vcvoy_v_ ft +1—t

Е

vavayv_ft+1+

 

\

d )

 

v=i

 

 

v=l

 

 

+

Z

\wx-k+i = ------- --—

( Z

vQxwv-k+i +

^k----- :—— I +

 

v=l

 

 

 

 

2

\V=1

 

 

d J

 

 

+

4

4

( “»-*+*+ - ^ 7 ^

6k~iqk)

(7-88)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

oo

 

 

 

fljfe

* + $ ) —

б^+1Л/г

~Л +

/ ) +

X

VCvttfc_v+16 * _ v —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V—1

 

 

 

tbk+i

Z

vava>v+*+1 + d6*+i

Z

Wlva;v+*+1 = — ±— X

 

 

v=l

 

 

 

 

 

X—1

 

 

2

 

Г

 

 

__2.

 

 

л-(л+1)

 

i

 

Х[в*-1<7*(ЯГ

+ * i) — 6ft+i

I)

v ^ v +*+1J -

 

 

---- 4

^

- [Aft (Z?1Ч х , ) —6ft+ito*+2] •

(7.89)

Учитывая (7.46),

можно записать

 

 

 

 

 

n—2

 

 

 

 

n—2

 

n—(v-fl)

 

 

62 2

Vi4vttlv_ *+1 =

62 E VttV-ft+i

E

РОрЛр+v+l =

 

V= 1

 

 

 

 

V=1

 

£= 1

 

 

 

 

 

 

n—2

n (P~b1)

 

 

 

 

 

 

= 62 E

p ^ p -ft+ i

E vflv*v+ P+ i'

(7-9°)

6 Зак. 1070

 

 

 

 

161

 

 

 

 

0г + S)

Группируя коэффициенты при неизвестных и ограничиваясь числом неизвестных cv, равным г, a av равным s, придем к системе

линейных алгебраических уравнений вида

ГS

У Ck, v ^ v

v ^ v

v= l

v=l

ГS

( ^ = 1» 2 ,

г),

^ л Ckr v c v -1-

У!

vav

1» 2 ,

s).

(7.91)

V = 1

V— 1

 

 

 

 

Здесь коэффициенты матрицы выражаются формулами:

c k , V V ^ 1 +

+

v ^ - v - / ? 4 - l »

где

1

при

 

 

f

k =

V

X*' v = = j o

 

при

к ф

ч

 

 

п —2

 

a*,v = —

 

X )

6 v+pp ^ _ fe+^ v+ p + i.

 

 

p=i

 

 

V =

& k —

 

v + l >

 

(7.92)

(7.93)

(7.94)

(7.95)

O'k, v

^k, v

 

"h s)

v [dR .\

-(- /)

 

 

~b

 

 

 

 

л-(*+0

^v+pPwf)+k+ihv+p+i-

 

 

 

 

+ ^

+1v

2

 

(7.96)

 

 

 

 

 

p=i

 

 

 

 

Свободные

члены

системы

(7.91) имеют

вид

 

 

dk =

---- Ц^-— ^

V9v^v-fe+i + ^

------2—

( W-k+2 +

 

 

 

 

+

1~ £ щ 6fe- 1<) ,

 

(7.97)

,

,

, л Г

 

 

+><i)—6*+1

л-(Л+!)

 

*1

4

 

 

 

 

v<7vayv+ft+1J —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7.98)

Решив систему уравнений (7.91), получим корни cv (v =

1,

г),

av (v =

1,

s)

в долях .величины —

------

 

 

 

 

 

 

 

 

tf(l + *i)

 

 

7.2.1. Определение напряжений

Следуя [43], нормальные и касательные напряжения в массиве на контакте с крепью можно определить по формулам:

Соседние файлы в папке книги